Lautsprecher

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Tonwiedergabe durch einen Lautsprecher sowie einen Lautsprecher mit einem an eine Erregerspannung angeschlossenen vorwärtigen Schallzentrum und einem gegenphasig geschalteten über wenigstens eine Phasenschieberschaltung an die Erregerspannung angeschlossenen rückwärtigen Schallzentrum zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Dipollautsprecher sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. Dipollautsprecher haben gegenüber einfachen Lautsprechern den Vorteil eines geringeren Lautstärkepegels senkrecht zur Hauptstrahlrichtung. Dadurch kann der Schall gezielter auf den Zuhörer einwirken. Nachteilig an den Dipollautsprechem ist hingegen die weitgehend symmetrische Abstrahlung des Schalls in Hauptstrahlrichtung zum Publikum und in genau entgegengesetzter Richtung. In entgegengesetzter Richtung ist der Lautsprecher, insbesondere im häuslichen Bereich, häufig gegen eine Wand gestellt. Von dort reflektieren die nach hinten abgestrahlten Schallwellen zurück und erzeugen störende Interferenzen. Ein Dipollautsprecher ist beispielsweise aus der US 5,073,945 bekannt.

[0003] Der Bauvorschlag für einen Lautsprecher CT dipol 130 der Firma Visaton aus dem Jahr November 1997 betrifft zwei in entgegengesetzte Richtung strahlende Lautsprecher aus separaten, geschlossenen Gehäusen. Nachteiligerweise findet hier eine Überhöhung des Schalldruckpegels in den Mitten statt.

[0004] Nachteilig an den bekannten Dipollautsprechem ist insbesondere die Tatsache, dass die gegenphasig geschalteten beiden Lautsprecherchassis im Bereich tiefer Frequenzen aufgrund der großen Wellenlänge gegenüber dem akustischen Abstand der beiden Chassis voneinander zu einer negativen Interferenz der Schallwellen in Hauptstrahlrichtung führen. Dadurch sind die Bassfrequenzen in Hauptstrahlrichtung mit einem gegenüber dem Originalton geringeren Lautstärkepegel wahrzunehmen. Auf der anderen Seite kommt es im Bereich der Mitten zu positiven Interferenzen, so dass dort eine Überhöhung des Schalldruckpegels vorzufinden ist.

[0005] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Tonwiedergabe durch einen Lautsprecher zur Verfügung zu stellen, das gegenüber dem Stand der Technik einen stärkeren Schalldruckpegel in den Bässen und einen verringerten Schalldruckpegel in den Mitten erzeugt, sowie einen Lautsprecher zur Verfügung zu stellen, mit dem ein solches Verfahren durchgeführt werden kann.

[0006] Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein eingangs genanntes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt.

[0007] Zunächst sind in herkömmlicher Weise ein vorwärtiges Schallzentrum und ein rückwärtiges Schallzentrum gegenphasig geschaltet und voneinander weg gerichtet. Beide Schallzentren sind an dieselbe Erregerspannung angeschlossen. Wenigstens das rückwärtige Schallzentrum ist über eine Phasenschieberschaltung an die Erregerspannung angeschlossen. Aufgrund der gegenphasigen Schaltung weisen die am vorwärtigen Schallzentrum anliegende vorwärtige Erregerspannung und die am rückwärtigen Schallzentrum anliegende rückwärtige Erregerspannung ohne Berücksichtigung der Phasenschieberschaltung eine Phasendifferenz von δ=180° gegeneinander auf. Deshalb interferieren insbesondere die Bässe in Hauptstrahlrichtung destruktiv, weil deren Wellenlängen im Verhältnis zu dem akustischen Abstand der beiden Schallzentren groß sind. Unter akustischem Abstand wird die Wegstrecke verstanden, die der Schall vom vorwärtigen zum rückwärtigen Schallzentrum zurücklegen muss. Die Phasengänge ϕ(f) entlang der Hauptstrahlrichtung der Lautsprecherbox sind somit in den Bässen um bis zu δ= 180° zueinander verschoben.

[0008] Erfindungsgemäß wird zumindest der rückwärtige Phasengang verschoben. Vorteilhafterweise wird dadurch Phasengleichheit der beiden Phasengänge bei geringeren Frequenzen als der Dipolfrequenz f_Dipol erzeugt. Dabei ist die Dipolfrequenz f_Dipol die Frequenz bei der Phasengleichheit der beiden Phasengänge des um die Phasenschieberschaltung befreiten, reinen Dipollautsprechers auftritt.

[0009] Ein besonders günstiges Abstrahlverhalten stellt sich in den Bässen in Hauptstrahlrichtung bei einer Phasenverschiebung des rückwärtigen Phasenganges von etwa ϕ=-45° bei einer der Resonanzfrequenz f_b des eingebauten rückwärtigen Schallzentrums entsprechenden Erregerspannung ein.

[0010] Die Phasenverschiebung des rückwärtigen Phasenganges wird mit abnehmender Erregerfrequenz vermindert. Dadurch wird der Effekt des zunehmenden Gangunterschiedes der rückwärtigen und vorwärtigen Schallwellen in Hauptstrahlrichtung bei gleich bleibender akustischer Weglänge zwischen den beiden Schallzentren zumindest abgemindert und der Schalldruckpegel bleibt in Hauptstrahlrichtung über weite Frequenzbereiche weitgehend gleich.

[0011] Durch die Verschiebung der Frequenz der Phasengleichheit zu geringeren Frequenzen hin, bildet sich im Bereich der Mitten, also um f=300Hz, eine Phasendifferenz in Hauptstrahlrichtung aus, die zu einer Verringerung des Schalldruckpegels führt und damit der dort beim herkömmlichen Dipollautsprecher auftretenden Überhöhung des Schalldruckpegels entgegenwirkt.

[0012] Durch die bevorzugte Phasenverschiebung von etwa -45° im Bereich der Grenzfrequenz f_g=75 Hz, wird die Überhöhung in den Mitten deutlich abgeschwächt.

[0013] Das Schallzentrum kann wenigstens ein Lautsprecherchassis umfassen. Unter einem Lautsprecherchassis wird hier ein Gestell verstanden, das geeignet ist mittels einer elektromagnetisch angetriebenen Membran Luft in Schwingungen zu versetzen.

[0014] Das Schallzentrum arbeitet in ein Volumen, das von einem einen akustischen Kurzschluss vermeidenden Gehäuse begrenzt ist. Ein rückwärtiges Volumen weist das rückwärtige Schallzentrum und ein vorwärtiges Volumen weist das vorwärtige Schallzentrum auf. Die beiden Volumina sind voneinander getrennt. Unter einem akustischen Kurzschluss vermeidenden Volumen oder Gehäuse wird hier ein Volumen bzw. Gehäuse verstanden, bei dem die vom Schallzentrum vorwärts und rückwärts abstrahlenden Schallwellen nicht miteinander destruktiv interferieren, sich also nicht kurzschließen. Kurzschlussvermeidende Gehäuse können im Wesentlichen geschlossen ausgebildete Gehäuse sein.

[0015] Zusätzlich zu der Verschiebung des rückwärtigen Phasenganges dämpft die Phasenschieberschaltung höher werdende Frequenzen in zunehmendem Masse. Erfindungsgemäß weist die Phasenschieberschaltung eine Grenzfrequenz f_g auf, die kleiner als der größere Wert aus der Menge

ist. f_b ist hier die Resonanzfrequenz des rückwärtigen in die Lautsprecherbox eingebauten Schallzentrums.

[0016] Durch die Dämpfung höherer Frequenzen des rückwärtigen Schallzentrums werden die Frequenzgänge in Hauptstrahlrichtung in den Mitten gegenüber dem Dipollautsprecher horizontaler ausgebildet. Auch dadurch wird die sonst übliche Überhöhung in den Mitten vermindert, und das Hörerlebnis ist damit in den Mitten verbessert.

[0017] Aufgrund der Dämpfung höherer Frequenzen wird der Schalldruckpegel in Hauptstrahlrichtung bei Frequenzen oberhalb der Mitten geglättet. Denn bei höher werdenden Frequenzen entstehen bei bestimmten Wellenlängen oberhalb der Resonanzfrequenz f_b durch destruktive Interferenz Minima und damit Schwankungen im Schalldruckpegel. Diesen Schwankungen wird dadurch begegnet, dass die rückwärtigen Schallwellen mit höheren Frequenzen zunehmend gedämpft werden. Es bildet sich weniger destruktive Interferenz in diesen Frequenzbereichen aus und die Schwankungen der Schalldruckpegel werden in Hauptstrahlrichtung deutlich vermindert.

[0018] Impedanzspitzen des rückwärtigen Schallzentrums werden durch wenigstens einen Saugkreis geglättet. Je nach Ausführungsart des Lautsprechers als geschlossene Box, Bassreflexbox, Bandpasslautsprecher oder Transmissionline-Lautsprecher o.ä. bilden sich ein, zwei oder drei oder eine Vielzahl von Impedanzspitzen am rückwärtigen Schallzentrum aus, die zu klanglichen Verzerrungen führen. Zur Glättung der Impedanzspitzen wird jeder der Spitzen ein Saugkreis angepasst zugeordnet. Die Resonanzfrequenz des Saugkreises entspricht der jeweiligen Frequenz der Impedanzspitze und die Güte des Saugkreises wird der Breite der Impedanzspitze angepasst.

[0019] Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren in einfacher Weise durch einen eingangs genannten Lautsprecher mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 durchgeführt werden kann.

[0020] Die rückwärtige Phasenschieberschaltung dämpft zum einen Erregerspannungen mit höher werdenden Frequenzen stärker, und sie weist eine Grenzfrequenz f_g auf, die kleiner als der größere Wert aus der Menge

ist und die Phasenschieberschaltung verschiebt den dem rückwärtigen Schallzentrum zugeordneten Phasengang entlang einer Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers und sie verringert damit eine Phasendifferenz des rückwärtigen und des vorwärtigen Phasenganges in den Bässen.

[0021] Vorzugsweise arbeiten die beiden Schallzentren in jeweils ein einen akustischen Kurzschluss vermeidendes Volumen. Das Volumen kann Ausbuchtungen in sich hinein aufweisen. Dabei kann es sich um an beiden Enden offene Röhren mit Außenöffnungen handeln, die als Bassreflexöffnungen bezeichnet sind. Rückwärtige und vorwärtige Gehäuse mit jeweils zwei beidendig offenen Röhren im vorwärtigen und rückwärtigen Volumen werden auch als biventiliertes Bandpassgehäuse bezeichnet. Gehäuse oder Volumina die selber aus einer gewundenen Röhre bestehen, dessen eines Ende offen und in dessen anderes Ende ein Lautsprecher eingesetzt ist, sind als Transmissionline- Gehäuse bzw. Volumina bekannt. Alle diese Volumina bzw. Gehäuse können als Ausführungsformen der Erfindung realisiert sein. Die Anzahl der Öffnungen bzw. die Ausbildung des Volumens verändern den Impedanzverlauf am rückwärtigen Schallzentrum, indem sie eine unterschiedliche Anzahl an Impedanzspitzen erzeugen.

[0022] Die Phasenschieberschaltung kann verschieden ausgebildet sein. Eine rückwärtige zwischen Erregerspannung und rückwärtigem Schallzentrum geschaltete Phasenschieberschaltung kann einem zum rückwärtigen Schallzentrum in Reihe geschaltete Induktivität und/oder eine parallel geschaltete Kapazität aufweisen.

[0023] Vorteilhafterweise ist die rückwärtige Phasenschieberschaltung durch einen Tiefpass 1. Ordnung als eine in Reihe geschaltet Kopplungsspule realisiert, mit einer Induktivität, die im Wesentlichen dem Quotienten aus rückwärtigem Lautsprecherwiderstand und der Grenzfrequenz f_g entspricht. Die Werte der erfindungsgemäßen Kopplungsspule bewegen sich im Bereich von L=5-30 mH.

[0024] Die Kopplungsspule ist günstigerweise zwischen einem Pluspol des einen Lautsprecherchassis und dem Minuspol des anderen Lautsprecherchassis in Reihe geschaltet.

[0025] In einer Weiterbildung der Erfindung ist die rückwärtige Phasenschieberschaltung als Tiefpass höherer Ordnung ausgebildet. Insbesondere kann eine Reihenschaltung mit einem Kondensator und einem ohmschen Widerstand parallel zum rückwärtigen Schallzentrum geschaltet sein. Der ohmsche Widerstand kann auch als Potentiometer regelbar ausgebildet sein. Die regelbare Phasenschieberschaltung gestattet es, die Phasenverschiebung den jeweiligen Gegebenheiten genauer anzupassen.

[0026] Vorzugsweise ist wenigstens ein Saugkreis zum rückwärtigen Lautsprecherchassis parallel geschaltet. Es zeigt sich, dass in dem Bereich der Resonanzfrequenz f_b des rückwärtigen Lautsprecherchassis eine Erhöhung der Impedanz des rückwärtigen Lautsprecherchassis auftritt. Zur Glättung der Erhöhung der Impedanz ist dem rückwärtigen Lautsprecherchassis ein Saugkreis in Form eines Reihenschwingkreises parallel geschaltet. Die Resonanzfrequenz des rückwärtigen Reihenschwingkreises entspricht der Resonanzfrequenz des eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis, wobei die Güte des rückwärtigen Schwingkreises vorzugsweise der Breite des Impedanzmaximums angepasst ist. Der rückwärtige Reihenschwingkreis weist einen Kontakt zwischen der Kopplungsspule und einem Pol des rückwärtigen Lautsprecherchassis auf.

[0027] In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist die Anzahl der Saugkreise der Anzahl der Impedanzspitzen des rückwärtigen Schallzentrums angepasst. Vorzugsweise weist der Lautsprecher zwei voneinander getrennte Volumina mit jeweils einem Schallzentrum auf, wobei eine Bassreflexaussparung in das rückwärtige Volumen und eine Bassreflexaussparung in das vorwärtige Volumen hineinragen und dem rückwärtigen Schallzentrum zwei Impedanzspitzen zugeordnet sind und jeder der Impedanzspitzen ein ihr jeweils angepasster Saugkreis zugeordnet ist.

[0028] In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ragen zwei Bandpassaussparungen in das rückwärtige Volumen und zwei Bandpassaussparungen in das vorwärtige Volumen hinein und dem rückwärtigen Schallzentrum sind drei Impedanzspitzen zugeordnet und jeder der Impedanzspitzen ist ein ihr jeweils angepasster Saugkreis zugeordnet.

[0029] Der erfindungsgemäße Lautsprecher kann in Anlehnung an bekannte Transmissionline-Gehäuse ausgebildet sein. Dabei ist ein rückwärtiges Transmissionline-Volumen als ein von einer vorzugsweise gewundenen Röhre umschlossenes Volumen ausgebildet, deren eines Ende offen ist und die Klänge abstrahlt und in dessen anderes Ende das rückwärtige Schallzentrum eingesetzt ist. Entsprechend ist das vorwärtige Volumen auch in Anlehnung an ein Transmissionline-Gehäuse ausgeformt.

[0030] In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist zusätzlich zur rückwärtigen eine vorwärtige Phasenschieberschaltung vorgesehen. Dabei kann es sich um Hochpässe verschiedener Ordnung handeln.

[0031] Vorzugsweise weist die vorwärtige Phasenschieberschaltung einen zwischen zwei unterschiedlichen Polen der beiden Lautsprecherchassis geschalteten Kopplungskondensator auf. Der Kopplungskondensator kann in Reihe mit der Kopplungsspule angeordnet sein. Während die Kopplungsspule eine Phasenverschiebung am rückwärtigen Lautsprecherchassis um etwa -45° erzielt, wird durch den Kopplungskondensator eine Phasenverschiebung am vorwärtigen Lautsprecherchassis um etwa +45° herbeigeführt. Durch Kombination der vorwärtigen und rückwärtigen Phasenschieberschaltung ist eine längere horizontale Ausbildung des Schalldruckpegels im Frequenzgang tiefer in den Bassbereich hinein möglich.

[0032] Vorzugsweise ist parallel zum vorwärtigen Schallzentrum mindestens ein vorwärtiger Saugkreis vorgesehen, der entsprechend den rückwärtigen Saugkreisen aufgebaut ist.

[0033] Parallel zum vorderen Chassis können ebenfalls einer, zwei, drei oder mehr Saugkreise vorgesehen sein, die jeweils eine Impedanzspitze des vorderen Chassis angepasst zugeordnet sind.

[0034] Der Aufbau der Saugkreise parallel zu den Anschlüssen des vorderen Chassis kann entsprechend den Saugkreisen des hinteren Chassis ausgebildet sein.

[0035] Der vorwärtige Hochpass kann in 2. Ordnung parallel zum vorwärtigen Schallzentrum eine zu einem vorzugsweise regelbaren ohmschen Widerstand seriell geschaltete Spule umfassen.

[0036] Die Erfindung wird anhand von sechs Ausführungsbeispielen in 21 Figuren beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1a

einen Dipollautsprecher gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 1b

eine schematische Darstellung eines 360°-Schalldruckpegels des Dipollautsprecher gemäß Fig.1a bei f=100 Hz,

Fig. 2a

einen erfindungsgemäßen Lautsprecher mit erfindungsgemäßer Phasenschaltung,

Fig. 2b

eine schematische Darstellung eines 360°-Schalldruckpegel des Lautsprechers gemäß Fig. 2a bei f=100 Hz"

Fig. 3a

einen Frequenzgang des Dipollautsprechers in Haupthörrichtung,

Fig. 3b

einen Phasengang des vorwärtigen und rückwärtigen Lautsprecherchassis des Dipollautsprechers,

Fig. 4a

einen Frequenzgang des Lautsprechers in Hauptstrahlrichtung,

Fig. 4b

einen Phasengang des vordern und hinteren Lautsprecherchassis des Lautsprechers in Hauptstrahlrichtung,

Fig. 5a

die Impedanz des eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis in Abhängigkeit von der Frequenz,

Fig. 5b

die Impedanz eines eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis mit Reihenschwingkreis in Abhängigkeit von der Frequenz,

Fig. 5c

die Impedanz der Phasenschaltung in Abhängigkeit von der Frequenz,

Fig. 5d

die am rückwärtigen Lautsprecherchassis anliegende Spannung mit einer Phasenschaltung,

Fig. 5e

die Phasenverschiebung der rückwärtigen Wechselspannung in Abhängigkeit von der Frequenz,

Fig. 6a

einen Lautsprecher gemäß Fig. 2 mit einer zweiten Phasenschieberschaltung,

Fig. 6b

einen Lautsprecher mit einer dritten Phasenschieberschaltung,

Fig. 6c

einen Lautsprecher mit einer vierten Phasenschieberschaltung,

Fig. 7

einen erfindungsgemäßen Lautsprecher mit vorwärtiger Phasenschaltung,

Fig. 8a

eine vorwärtige Phasenschaltung mit einer vorwärtigen Phasenschieberschaltung,

Fig. 8b

vorwärtige Phasenschaltung mit einer zweiten vorwärtigen Phasenschieberschaltung,

Fig. 8c

vorwärtige Phasenschaltung mit einer dritten vorwärtigen Phasenschieberschaltung,

Fig. 9

Phasengänge des rückwärtigen Lautsprecherchassis mit und ohne Phasenschieberschaltung und vorwärtiger Phasengang.

Fig. 10a

eine erfindungsgemäße Schaltung in einem Bassreflexlautsprecher,

Fig. 10b

einen Impedanzverlauf des Bassreflexlautsprechers in Fig. 10a ohne Saugkreise,

Fig. 10c

einen Impedanzverlauf des Bassreflexlautsprechers in Fig. 10a,

Fig, 11a

eine erfindungsgemäße Schaltung in einem Bandpasslautsprecher,

Fig. 11 b

einen Impedanzverlauf des Bandpasslautsprechers in Fig. 11a ohne Saugkreise,

Fig. 11 c

einen Impedanzverlauf des Bandpasslautsprechers in Fig. 11a.

[0037] Die Fig. 1a zeigt die Prinzipschaltung eines Dipollautsprechers 8 gemäß dem Stand der Technik. Der Dipollautsprecher 8 weist zwei entgegengesetzt zueinander ausgerichtete Lautsprecherchassis 1, 2 auf, die gegenphasig geschaltet sind. An beiden Lautsprecherchassis 1, 2 liegt die gleiche Erregerspannung U₀ an. Jedes der beiden Lautsprecherchassis 1, 2 ist in einem separaten Gehäuse 4, 5 untergebracht. Die beiden Gehäuse 4, 5 sind an ihren beiden Rückwänden 6, 7 gegeneinander gestellt und akustisch getrennt. Sie sind fest miteinander verbunden.

[0038] Fig. 1b zeigt die Höhe des Schalldruckpegels SPL in einer schematischen zweidimensionalen Draufsicht auf den im Koordinatenursprung angeordneten Dipollautsprecher 8. Dabei ist die Höhe des Schalldruckpegels SPL durch die Entfernung zum Koordinatenursprung in der zugehörigen zwischen α=0° bis α=360° liegenden Hörrichtung dargestellt. Die Fig. 1b stellt den Schalldruckpegel SPL bei einer Frequenz von f=100 Hz dar. Fig. 1b zeigt, dass der Schalldruckpegel SPL in Hauptstrahlrichtung α=0° und in genau entgegen gesetzter, rückwärtiger Richtung α=360° am höchsten ist. Der Schalldruckpegel SPL ist senkrecht zur Haupthörrichtung, d. h. bei α=90° und α=270°, verschwindend gering. Das bedeutet, senkrecht zur Haupthörrichtung des Dipollautsprechers 8 kann der Zuhörer theoretisch nichts hören. Tatsächlich hört er aufgrund von Schallreflektionen, z. B. an den Zimmerwänden, Schwingungen der Gehäuses 4, 5 u. A. real doch noch leise Töne.

[0039] Nachteiligerweise strahlt der Dipollautsprecher 8 auch mit maximalem Schalldruckpegel in rückwärtiger Richtung ab. Da der Lautsprecher 11 üblicherweise in Wandnähe steht, wird über das rückwärtige Lautsprecherchassis 2 eine erhebliche Leistung direkt gegen die Wand gestrahlt. Von dort reflektieren die Schallwellen und erzeugen störende Schallreflexionen im Raum. Der Schalldruckpegel SPL nimmt bei einem horizontalen 360°-Umlauf um den Dipollautsprecher 8 eine im Wesentlichen doppelkeulenförmige Gestalt mit Längsachse entlang der α=0°-180° Geraden an.

[0040] Der erfindungsgemäße Lautsprecher 11 weist in einer ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2a einen gegenüber dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Dipollautsprecher 8 einen deutlich anderen Schalldruckpegelverlauf (SPL-Verlauf) entlang seines 360°-Umlaufs auf. Die Abhängigkeit des Schalldruckpegels SPL von der Strahlrichtung ist in Fig. 2b dargestellt. Der Schalldruckpegel SPL ist in Hauptstrahlrichtung α=0° maximal und in rückwärtiger Strahlrichtung α=180° minimal. Zwischenwerte des Schalldruckspegels SPL werden bei α=90° und α=270° erzielt. Das bedeutet, dass die größte Lautstärke in Hauptstrahlrichtung α=0° erzielt wird, während der Lautsprecher 11 an seiner Rückseite am leisesten ist. Darüber hinaus kann der Hörer noch senkrecht zur Hauptstrahlrichtung, bei α=90°, 270° deutlich Töne vernehmen.

[0041] Der erfindungsgemäße Lautsprecher 11 umfasst ebenfalls zwei entgegengesetzt ausgerichtete und gegenphasig geschaltete Lautsprecherchassis 1, 2. Parallel zu den jeweils beiden Anschlüssen 1a, 1b, 2a, 2b der beiden Lautsprecherchassis 1, 2 sind zwei Anschlüsse für die Erregerspannung U_O geschaltet.

[0042] Zum einen ist zwischen dem Pluspol 1a des vorwärtigen Lautsprecherchassis 1 und dem Minuspol 2a des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 eine rückwärtige Phasenschieberschaltung 15 in Form einer Kopplungsspule L_C geschaltet. Zusätzlich ist parallel zum rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 ein Saugkreis 20 in Form eines Reihenschwingkreis L_RC_RR_R parallel geschaltet. Der eine Anschluss des Reihenschwingkreises L_RC_RR_R ist zwischen der Kopplungsspule L_C und dem Pluspol 2a des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 vorgesehen.

[0043] Die Induktivität der Kopplungsspule L_C verursacht eine Phasenverschiebung ϕ der am rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 anliegenden Spannung U_R gegenüber der am vorwärtigen Lautsprecherchassis 1 anliegenden Spannung U_V, die in diesem Ausführungsbeispiel der Erregerspannung U_O entspricht. Die Größe der Phasenverschiebung ϕ bestimmt sich unter Einbeziehung der Wirkungen des rückwärtigen Reihenschwingkreises L_RC_RR_R in etwa zu ϕ=-arctan

Hier ist die Induktivität der Kopplungsspule L_C so gewählt, dass sie dem Quotienten aus rückwärtigem Lautsprecherchassiswiderstand Z_R und der Grenzfrequenz ω_G der Phasenschieberschaltung entspricht. Bei der Wahl

ergibt sich eine Phasenverschiebung ϕ zwischen den beiden Lautsprecherspannungen folglich zu ϕ=-45°.

[0044] Üblicherweise verhält sich die Impedanz Z_R des eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 in Abhängigkeit von der Frequenz f=ω/2π einer an ihm angelegten Wechselspannung qualitativ gemäß Fig. 5a.

[0045] Fig. 5a zeigt, dass die Impedanz Z_R des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 mit fallender Frequenz f bei einer Resonanzfrequenz f_b=ω/2π stark ansteigt, um bei noch tieferen Frequenzen f wieder zu fallen. Dieses führt zu Impedanzanstieg im Bereich der Resonanzfrequenz f_b des eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 und stört die Funktion der Kopplungsspule L_C im Frequenzbereich um f=f_b.

[0046] In an sich bekannter Weise wird der Impedanzanstieg im Bereich der Resonanzfrequenz f_b durch den dem rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 parallel geschalteten Reihenschwingkreis L_RC_RR_R kompensiert. Der Reihenschwingkreis L_RC_RR_R hat eine Resonanzfrequenz, die in etwa f_b entspricht. Die Güte des Reihenschwingkreises L_RC_RR_R ist so gewählt, dass der im Bereich der Resonanzfrequenz f_b geringere Widerstand des Reihenschwingkreises L_RC_RR_R, die Gesamtimpedanz Z_ges von Reihenschwingkreis L_RC_RR_R und rückwärtigem Lautsprecherchassis 2 gemäß Fig. 5b glättet.

[0047] Fig. 5c zeigt die Gesamtimpedanz Z_Cges bei zusätzlich zugeschalteter Kopplungsspule L_C gemäß Fig. 2a. Dabei ist die Größe der Induktivität der Kopplungsspule durch

so gewählt, dass die Phasenverschiebung ϕ zwischen der auch am vorwärtigen Lautsprecherchassis 1 anliegenden Erregerspannung U₀, und der Spannung U_R am rückwärtigen Chassis 2 bei ϕ=45° liegt. Die Gesamtimpedanz Z_Cges mit Kopplungsspule steigt im Wesentlichen linear mit zunehmender Frequenz f an. Durch das rückwärtige Lautsprecherchassis 2 werden deshalb tiefe Frequenzen (Bässe) weniger gedämpft als die mittleren (Mitten) und höheren Töne (Höhen). Das rückwärtige Lautsprecherchassis 2 ist damit stark basslastig. Siehe dazu auch Fig. 4a und dort den Frequenzgang des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2.

[0048] Fig. 5d zeigt das prinzipielle Spannungsverhalten U_R am rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 in Abhängigkeit von der Frequenz f der angelegten Erregerspannung U₀. Aufgrund der Induktivität der Spule L_C vermindert sich mit höher werdenden Frequenzen f der Spannungsabfall U_R am rückwärtigen Lautsprecherchassis 2.

[0049] Fig. 5e zeigt schematisch den Phasenunterschied zwischen der rückwärtigen U_r und vorwärtigen U_v Spannung am rückwärtigen bzw. am vorwärtigen Lautsprecherchassis 1, 2. Bei sehr geringen Frequenzen f hat die Kopplungsspule L_C eine geringe Wirkung auf die Phasenverschiebung. Die Kopplungsspule L_C ist wie gesagt derart gewählt, dass sich bei der Resonanzfrequenz f_b des eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 eine Phasenverschiebung 45° einstellt, während die Phasenverschiebung mit höher werdenden Frequenzen f auf 90° zunimmt. Das sind theoretische Werte, die den ohmschen Widerstand der Spule vernachlässigen. Unter Berücksichtigung des ohmschen Widerstandes sind die genannten Werte geringer.

[0050] Ein Vergleich der Phasengänge des in den Fig. 3a, 3b dargestellten Dipollautsprechers 8 auf der einen und des in den Fig. 4a, 4b dargestellten erfindungsgemäßen Lautsprechers 11 auf der anderen Seite, zeigt Vorteile des erfindungsgemäßen Lautsprechers 11 gegenüber dem Dipollautsprecher 8 auf.

[0051] Die Fign. 3a, 3b zeigen die Frequenz- bzw. Phasengänge des Dipollautsprechers 8 und des vorwärtigen 1 und des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 in Hauptstrahlrichtung. Demnach ist der Schalldruckpegel SPL des Dipollautsprecher 8 bei eingeschaltetem vorwärtigem und rückwärtigem Lautsprecherchassis 1, 2 in Hauptstrahlrichtung α=0° im Bereich der Bässe bei f<100 Hz gering. In den Mitten, bei f=100Hz bis f=500Hz, tritt eine Überhöhung des Schalldruckpegels SPL auf.

[0052] Vorwärtiges und rückwärtiges Lautsprecherchassis 1, 2 des herkömmlichen Dipollautsprechers 8 arbeiten gegenphasig. Bei geringen Frequenzen f und den damit verbundenen großen Wellenlängen λ hat die gegenphasige Schaltung der beiden Chassis 1, 2 zur Folge, dass sich die Schallwellen in Hauptstrahlrichtung α=0° durch Interferenz näherungsweise auslöschen. Mit zunehmender Frequenz f spielt der durch die Dimension der Gehäuse 4, 5 bestimmte akustische Abstand zwischen vorwärtigem und rückwärtigem Lautsprecherchassis 1, 2 eine zunehmend größere Rolle, so dass mit zunehmenden Frequenzen f eine stetig geringer werdende destruktive Interferenz auftritt. Ab

setzt der gegenteilige Effekt ein und die abgestrahlten Wellen des vorwärtigen und rückwärtigen Lautsprecherchassis 1, 2 interferieren in Hauptstrahlrichtung α=0° konstruktiv. Dann beträgt der akustische Abstand der beiden Chassis 1,2 bei gegenphasiger Schaltung die halbe Wellenlänge des abgestrahlten Tones. Die konstruktive Interferenz entsteht in Fig. 3a etwa bei f=300 Hz(=f_Dipol), was mit einem akustischen Abstand der beiden Lautsprecherbox von etwa 0,57 m korrespondiert. Bei noch höher werdenden Frequenzen f entstehen Minima im Schalldruckpegel SPL des Lautsprechers 11, wenn die dem Ton zugehörigen (2n+1)/2-fache Wellenlänge dem akustischen Abstand der beiden Chassis 1, 2 entspricht. Ein solches (erstes) Minimum ist im Frequenzgang der des Dipols 8 in der Fig. 3a bei etwa 650 Hz zu erkennen. Dabei ist die Dipolfrequenz f_Dipol die Frequenz bei der Phasengleichheit der beiden Phasengänge des um die Phasenschieberschaltung befreiten, reinen Dipollautsprechers auftritt.

[0053] Fig. 3b zeigt den Phasengang ϕ(f) in Hauptstrahlrichtung α=0° der von der rückwärtigen und der vorwärtigen Lautsprecherchassis 2, 1 abgestrahlten Schallwellen gegenüber der Erregerspannung U₀. Aus der Differenz ö der beiden Phasenverschiebungen ergibt sich die Phasendifferenz in Hauptstrahlrichtung α=0°. Bei etwa f=300 Hz (=f_Dipol) ist die Phasendifferenz δ=0°. Die vom vorwärtigen und vom rückwärtigen Lautsprecherchassis 1, 2 abgestrahlten Schallwellen sind dann in Hauptstrahlrichtung um genau eine Wellenlänge gegeneinander verschoben. Sie interferieren somit konstruktiv.

[0054] In den Bässen nimmt die Phasendifferenz δ jedoch aufgrund der immer größer werdenden Wellenlänge λ zu und beträgt bei niedrigen Frequenzen f beinahe δ=180°, so dass dann in Hauptstrahlrichtung α=0° eine beinahe vollständige Auslöschung der Schallwellen gemäß Fig. 3a auftritt.

[0055] Dem gegenüber zeigen die Fig. 4a und 4b ein vergleichsweise anderes Verhalten des Schalldruckpegels SPL bei zugeschaltetem vorwärtigem und rückwärtigem Lautsprecherchassis 1, 2, die in erfindungsgemäßer Weise durch die Schaltung der Fig. 2a gekoppelt sind. Der Frequenzgang des Lautsprechers 11 ist in Fig. 4a eingezeichnet. Daneben sind in Fig. 4a die Frequenzgänge des vorwärtigen und rückwärtigen Lautsprecherchassis 1, 2 dargestellt.

[0056] Gemäß Fig. 4a tritt der Abfall des Schalldruckpegels SPL in Richtung geringerer Frequenzen f erst bei Frequenzen um f=90 Hz auf. Die Verschiebung des Abfalls in den Bässen zu tieferen Frequenzen f ist ursächlich auf die Phasenverschiebung durch die Kopplungsspule L_C zurückzuführen. Entlang höheren Frequenzen als f=90 Hz, also immer noch Bassfrequenzen, liegt ein im Wesentlichen horizontaler verlaufender Schalldruckpegel SPL des Lautsprechers 11 vor. Die Bässe werden damit realitätsnäher wiedergegeben.

[0057] Als zusätzlichen positiven Effekt tritt eine Absenkung des Schalldruckpegels SPL gegenüber dem Dipollautsprecher 8 in den mittleren Frequenzen, d. h. zwischen 200 und 300 Hz, auf. Dieser Abfall ist auf den zweiten Effekt der Kopplungsspule L_C zurückzuführen, die mit höher werdenden Frequenzen f eine stärkere Impedanz Z aufweist (Fig. 5c). Höhere Frequenzen f werden damit vom rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 mit deutlich geringerem Schalldruckpegel SPL abgestrahlt. Dieses Verhalten zeigt die grafische Darstellung des Schalldruckpegels SPL des hinteren Lautsprecherchassis 2 in Fig. 4a. Der Schalldruckpegel SPL des vorderen Lautsprecherchassis 1 entspricht im Wesentlichen unverändert dem Schalldruckpegels SPL des Dipollautsprechers 8 gemäß Fig. 3a.

[0058] Fig. 4b zeigt die Phasengänge ϕ(f) des erfindungsgemäßen Lautsprechers 11 in Hauptstrahlrichtung α=0°. Im Bereich der Resonanzfrequenz f_b des eingebauten rückwärtigen Lautsprecherchassis 2, die hier bei f_b=75 Hz liegt, tritt eine Phasendifferenz von etwa δ(f) =90° auf. Die Phasendifferenz δ(f) der beiden vom vorwärtigen und rückwärtigen Lautsprecherchassis 1, 2 abstrahlenden Schallwellen ist geringer als beim Dipol, gemäß Fig. 3b. Beim Dipol beträgt sie δ(f)=135°, und sie ist damit beim erfindungsgemäßen Lautsprecher um 45° besser. Dieses ist auch darauf zurückzuführen, dass die Phasengänge ϕ des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 frequenzabhängig sind und die Phasenverschiebungen teilweise kompensieren, die durch die relative Verschiebung der vorwärtigen und rückwärtigen Schallwelle aufgrund der größer werdenden Wellenlängen λ bei gleich bleibenden akustischen Lautsprecherchassisabständen entstehen.

[0059] In Fig. 9 sind die Phasengänge ϕ(f) des rückwärtigen Lautsprecherchassis 2 mit und ohne Kopplungsspule L_C und des vorwärtigen Lautsprechchassis 1 gemeinsam aufgetragen. Deutlich wird die durch die Kopplungsspule L_C verursachte Phasenverschiebung von annähernd -45° bei der Resonanzfrequenz f_b. Die Phasenverschiebung nimmt entlang des Phasenganges zu höheren Frequenzen hin zu. Die Verschiebung des Phasenganges führt zu einer Verschiebung derjenigen Frequenz, bei der beide Phasengänge in Hauptstrahlrichtung dieselbe Phase aufweisen, hin zu kleineren Frequenzen, hier von f=300 Hz zu f=180 Hz.

[0060] In den Fig. 6a, 6b und 6c sind eine zweite, dritte und vierte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, alle Ausführungsformen sind Weiterentwicklungen der in Fig.2 dargestellten Basisschaltung mit verschiedenen Phasenschiebeschaltungen 15.

[0061] Die Phasenschiebeschaltungen 15 weisen zusätzlich zu der Kopplungsspule L_C weitere Bauteile auf. In der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 6a ist zu dem Saugkreis 20 ein Kondensator parallel geschaltet.

[0062] In der dritten Ausführungsform ist dem Saugkreis 20 ein RC-Glied parallel geschaltet. Der ohmsche Widerstand ist als Potentiometer regelbar ausgebildet, und damit ist der rückwärtige Phasengang ϕ regelbar.

[0063] In der vierten Ausführungsform ist die Phasenschieberschaltung 15 gegenüber der dritten Ausführungsform durch eine weitere Spule, die zu der Kopplungsspule L_C in Reihe geschaltet ist, erweitert

[0064] Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung mit einer vorwärtigen Phasenschieberschaltung 16 aus Kopplungskondensator C_C und einer vorwärtigen Saugschaltung 21 mit einem Reihenschwingkreis L_vC_vR_v parallel zum vorwärtigen Lautsprecherchassis 1. Während die Kopplungsspule L_C eine negative Phasenverschiebung des rückwärtigen Phasenganges ϕ verursacht, bewirkt der Kopplungskondensator C_C eine positive Phasenverschiebung des vorwärtigen Phasenganges ϕ. Die Kapazität des Kondensators berechnet sich gemäß

wobei Z_v der vorwärtige Lautsprecherchassiswiderstand ist und f_G hier die Grenzfrequenz des vorwärtigen eingebauten Kondensators C ist, die ebenfalls kleiner als der größte Wert aus der Menge

gewählt wird. Im Gegensatz zur Kopplungsspule L_C wird hier eine Phasenverschiebung zwischen den an den beiden Chassis 1, 2 anliegenden Spannungen U_v, U_R von +45° erreicht.

[0065] Fig. 8a, 8b und 8c zeigen in Anlehnung an die Ausführungsformen der rückwärtigen Phasenschieberschaltung 16 der Fig. 6a, 6b und 6c eine sechste, eine siebente und eine achte Ausführungsform der Erfindung. Hier sind zur Änderung der Phasenverschiebung der am vorwärtigen Lautsprecherchassis 1 anliegenden Spannung U_V gegenüber der Erregerspannung U₀ drei verschiedene vorwärtige Phasenschieberschaltungen 21 dargestellt.

[0066] In der sechsten Ausführungsform ist eine Spule parallel zum vorwärtigen Reihenschwingkreis L_vC_vR_v geschaltet, während in der in Fig. 8b gezeigten siebenten Ausführungsform in Reihe zur Spule ein Potentiometer vorgesehen ist, mit dem die Phasenverschiebung zusätzlich regelbar ist. Fig. 8c zeigt eine achte Ausführungsform einer Phasenschieberschaltung 21 mit zusätzlichem Kondensator.

[0067] Fig. 10a, zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltung in einem Bassreflexlautsprecher 30. Der Bassreflexlautsprecher 30 weist das rückwärtige Lautsprecherchassis 2 und das vorwärtige Lautsprecherchassis 1 auf. Das rückwärtige Chassis 2 arbeitet in ein rückwärtiges Volumen 32 und das vorwärtige Chassis 1 arbeitet in ein vorwärtiges Volumen 31. In jedes der beiden Volumina 31, 32 ist eine Bassreflexöffnung 33, 34 eingebracht. Eine in das rückwärtige Volumen 32 am bodenseitigen Ende eingebrachte rückwärtige Bassreflexöffnung 33 ist als eine gegenüber dem rückwärtigen Volumen 32 am inneren Ende geöffnete Röhre mit einer Außenöffnung ausgebildet. Für die vorwärtige Bassreflexöffnung 34 gilt das entsprechende hinsichtlich des vorwärtigen Volumens 31.

[0068] Der am rückwärtigen Chassis 2 gemessene lmpedanzverlauf Z_R weist zwei Impedanzspitzen gemäß Fig. 10b auf. Die beiden Impedanzspitzen werden in der erfindungsgemäßen Schaltung durch zwei parallel zum rückwärtigen Chassis 2 geschaltete Saugkreise 20 geglättet. Der geglättete Impedanzverlauf ist in Fig. 10c dargestellt. Die Resonanzen der beiden rückwärtigen Saugkreise C_R, L_R, R_R und C'_R, L'_R, R'_R sind den Frequenzwerten der beiden Impedanzspitzen angeglichen. Die Güte der beiden Saugkreise C_R, L_R, R_R undC'_R, L'_R, R'_R ist so bemessen, dass sie die Breiten der beiden Impedanzspitzen im Wesentlichen gemäß Fig.10c kompensieren.

[0069] Die Figuren 11 zeigen eine erfindungsgemäße Schaltung für einen Bandpasslautsprecher 40. Der Bandpasslautsprecher 40 umfasst ebenfall ein vorwärtiges 31 und ein rückwärtiges Volumen 32. Dabei ist jedes der beiden Volumina 31, 32 wiederum durch eine Trennwand 41, 42 in zwei Volumina geteilt. Eine vorwärtige Trennwand 41 trägt das vorwärtige Lautsprecherchassis 1 und eine rückwärtige Trennwand 42 trägt das rückwärtige Lautsprecherchassis 2. In beide Volumina 31, 32 sind jeweils zwei Öffnungen, so genannte Bandpassöffnungen 43, 44, 46, 47 eingebracht. Die alle jeweils eine Außenöffnung und eine innere Öffnung aufweisen. Zwei rückwärtige Bandpassöffnungen 43, 44 sind voneinander entfernt im rückwärtigen Volumen 32 vorgesehen. Die untere rückwärtige Bandpassöffnung 44 geht durch die Trennwand 42 durch. Das gleiche gilt entsprechend für die untere vorwärtige Bandpassöffnung 47. Die beiden oberen Bandpassöffnungen 43, 46 ragen in die Volumina 31, 32 hinein.

[0070] Fig. 11b zeigt das am rückwärtigen Chassis 2 gemessene Impedanzverhalten ohne Saugkreise 20. Es weist drei Impedanzspitzen im Bereich der Resonanzfrequenz f_b auf. Zum Glätten der drei Impedanzspitzen sind drei den Impedanzspitzen wie oben beschreiben angepasste Saugkreise C_R, L_R, R_R; C'_R, L'_R, R'_R; C"_R, L"_R, R"_R vorgesehen. Die Saugkreise C_R, L_R, R_R; C'_R, L'_R, R'_R; C"_R, L"_R, R"_R sind parallel zum rückwärtigen Chassis 2 geschaltet.

[0071] Bezugszeichenliste:

1

vorwärtiges Lautsprecherchassis/ Schallzentrum

1 a, 1b

Anschlüsse

2

rückwärtiges Lautsprecherchassis/ Schallzentrum

2a, 2b

Anschlüsse

4

vorwärtiges Gehäuse

5

rückwärtiges Gehäuse

6

Rückwand

7

Rückwand

8

Dipollautsprecher

11

Lautsprecher

15

rückwärtige Phasenschieberschaltung

16

vorwärtige Phasenschieberschaltung

20

rückwärtiger Saugkreis

21

vorwärtiger Saugkreis

30

Bassreflexlautsprecher

31

vorwärtig geschlossenes Volumen

32

rückwärtig geschlossenes Volumen

33

rückwärtige Bassreflexöffnung

34

vorwärtige Bassreflexöffnung

40

Bandpasslautsprecher

41

vorwärtige Trennwand

42

rückwärtige Trennwand

43, 44

rückwärtige Bandpassöffnungen

46, 47

vorwärtige Bandpassöffnungen

C_C

Kopplungskondensator

C_RL_RR_R

angepasster Saugkreis

C'_RL'_RR'_R

angepasster Saugkreis

C"_RL"_RR"_R

angepasster Saugkreis

f, ω

Frequenz

f_b, ω_b

Resonanzfrequenz

f_G, ω_G

Grenzfrequenz

f_Dipol

Dipolfrequenz

L_RC_RR_R

rückwärtiger Reihenschwingkreis

L_vC_vR_v

vorwärtiger Reihenschwingkreis

L_C

Kopplungsspule

SPL

Schalldruckpegel

U_R

rückwärtige Spannung

U₀

Erregerspannung

U_v

vorwärtige Spannung

Z_v

vorwärtige Lautsprecherchassisimpedanz

Z_R

rückwärtige Lautsprecherchassisimpedanz

Z_ges

Impedanz rückwärtiger Lautsprecherchassis und Reihenschwingkreis

Zc_ges

Impedanz rückwärtiger Lautsprecherchassis, Reihenschwingkreis und Kopplungsspule

α

Strahlrichtung

δ(.)

Differenz der Phasengänge

λ

Wellenlänge

ϕ(.)

Phasengang, Phasenverschiebung

Ansprüche

1. Verfahren zur Tonwiedergabe durch einen Lautsprecher (11) mit einem vorwärtigen (1) und einem rückwärtigen Schallzentrum (2), indem
ein vorwärtiges Schallzentrum (1) und ein gegenphasig geschaltetes, von dem vorwärtigen Schallzentrum (1) weg gerichtetes rückwärtiges Schallzentrum (2) über eine rückwärtige Phasenschieberschaltung (15) an eine Erregerspannung (U_o) angeschlossen werden wobei die Phasenschieberschaltung den rückwärtigen Phasengang des rückwärtigen Schallzentrums (2) gegenüber einem vorwärtigen Phasengang des vorwärtigen Schallzentrums (1) entlang einer Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers (11) verschiebt und damit
eine Phasendifferenz (δ) des rückwärtigen und des vorwärtigen Phasenganges in Bässen, bei Frequenzen von < 100Hz verringert wird und
die rückwärtige Phasenschleberschaltung (15) am rückwärtigen Schallzentrum (2) Erregerspannungen mit höher werdenden Frequenzen in Mitten, bei Frequenzen zwischen 100Hz und 500 Hz, stärker dämpft und
eine Grenzfrequenz (f_g) der rückwärtigen Phasenschieberschaltung (15) kleiner als der größere Wert aus einer Menge gewählt wird, wobei f_Dipol die Frequenz ist, bei der Phasengleichheit der beiden Phasengänge des um die rückwärtige Phasenschieberschaltung (15) befreiten Lautsprechers (11) auftritt und f_b die Resonanzfrequenz des rückwärtigen Schallzentrums (2) ist
und
beide Schallzentren (1,2) in jeweils einem separaten Gehäuse (4, 5) untergebracht und voneinander akustisch getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei die Grenzfrequenz (f_g) der rückwärtigen Phasenschieberschaltung (15) im Wesentlichen gleich einer Resonanzfrequenz (f_b) des eingebauten rückwärtigen Schallzentrums (2) gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei dem rückwärtigen Schallzentrum (2) wenigstens eine impedanzspltze zugeordnet wird, die durch wenigstens einen ihr angepassten rockwärtigen Serienschwingkreis (20) geglättet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobie die Anzahl der rückwärtigen
Serienschwingkreise (20, 21) der Anzahl der dem rückwärtigen Schallzentrum (2) zugeordneten impedanzspitzen angepasst wird.

5. Lautsprecher zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4 mit einem an die Erregerspannung (U_o) angeschlossenen vorwärtigen Schallzentrum (1) und einem gegenphasig geschalteten an die Erregerspannung (U_o) angeschlossenen rückwärtigen Schallzentrum (2) und einer rückwärtigen Phasenschieberschaltung (15), die den rückwärtigen Phasengang des rückwärtigen Schallzentrums (2) gegenüber einem vorwärtigen Phasengang des vorwärtigen Schallzentrums (1) entlang einer Hauptstrahlrichtung des Lautsprechers (11) verschiebt und damit eine Phasendifferenz (6) des rückwärtigen und des dem vorwärtigen Schallzentrum (1) zugeordneten vorwärtigen Phasenganges in Bässen verringert,
dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Phasenschieberschaltung (15) am rückwärtigen Schallzentrum (2) Erregerspannungen mit höher werdenden Frequenzen in Mitten, bei Frequenzen zwischen 100 Hz und 500 Hz stärker dämpft und eine
Grenzfrequenz (f_g) aufweist, die kleiner als der größere Wert aus einer Menge



1,55 f_b} ist, wobei f_Dipol die Frequenz ist, bei der die Phasendifferenz (δ) des um die rückwärtige Phasenschiebeschaltung (15) befreiten Lautsprechers (11) in Hauptstrahlrichtung verschwindet und f_b die Resonanzfrequenz des rückwärtige Schallzentrums (2) ist
und
beide Schallzentren (1, 2) in jeweils einem separaten Gehäuse (4, 5) untergebracht und voneinander akustisch getrennt sind.

6. Lautsprecher nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch einen parallel zum rückwärtigen Schallzentrum (2) geschalteten Serienschwingkreis (21).

7. Lautsprecher nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Phasenschieberschaltung (15) einen Tiefpass umfasst.

8. Lautsprecher nach Anspruch 5, 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die rückwärtige Phasenschieberschaltung (15) eine zum rückwärtigen Schallzentrum (2) in Reihe geschaltete induktivität und/oder eine parallel geschaltete Kapazität aufweist.

9. Lautsprecher nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch eine Kopplungsspule (L_c) mit einer Induktivität, die im Wesentlichen dem Quatlenten aus rückwärtigem Schalizentrumwiderstand (Z_R) und der Resonanzfrequenz (f_b) entspricht.

10. Lautsprecher nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der rückwärtige Serlenschwingkreis (20) einen Serienschwingkreis (L_RC_RR_R) umfasst, dessen Grenzfrequenz (f_g) im Wesentlichen der Resonanzfrequenz des eingebauten rückwärtigen Schallzentrums (2) entspricht.

11. Lautsprecher nach Anspruch 5 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass das vorwärtige und das rückwärtige Schallzentrum (1, 2) jeweils in einem einen akustischen Kurzschluss vermeidenden vorwärtigen bzw. rückwärtigen Volumen (31, 32) angeordnet sind.

12. Lautsprecher nach Anspruch 5 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der rückwärtigen Serienschwingkreise (20) der Anzahl der dem rückwärtigen Schallzentrum (2) zugeordneten Impedanzspitzen angepasst ist.

13. Lautsprecher nach Anspruch 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass dem vorwärtigen Schallzentrum (1) wenigstens eine vorwärtige Phasenschieberschaltung (16) zugeordnet ist und eine Grenzfrequenz (f_g) der vorwärtigen Phasenschieberschaltung (16) kleiner als der größere Wert aus einer Menge {

f_Dipol, 1,55 f_b} gewählt ist und
dem vorwärtigen Schallzentrum (1) wenigstens eine Impedanzspitze zugeordnet Ist und wenigstens ein ihr angepasster vorwärtiger Serienschwingkreis (21) vorgesehen ist, der die Impedanzspitze glättet.

14. Lautsprecher nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass das vorwärtige Schallzentrum (1) in einem vorwärtigen Gehäuse (4) und das rückwärtige Schallzentrum (2) in einem rückwärtigen Gehäuse (5) untergebracht sind und wenigstens das Gehäuse (4, 5), in dem ein Schalizentrum (1, 2) mit Phasenschieberschaltung (15, 16) angeordnet ist, im Wesentlichen luftdicht abgeschlossen ist.

Claims

1. A method of sound reproduction by a loudspeaker (11) with a forward sound centre (1) and a rear sound centre (2), in which
a forward sound centre (1) and a rear sound centre (2) switched in phase opposition and directed away from the forward sound centre (1) are connected to an excitation voltage (U₀) by way of a rear phase shifter circuit (15), wherein the phase shifter circuit shifts the rear phase response of the rear sound centre (2) with respect to the forward phase response of the forward sound centre (1) along a main beam direction of the loudspeaker (11) and thus
a phase difference (δ) of the rear phase response and the forward phase response is reduced in basses, at frequencies of < 100 Hz and
the rear phase shifter circuit (15) at the rear sound centre (2) damps excitation voltages with increasing frequencies in the mid-range, at frequencies of between 100 Hz and 500 Hz, and
a cut-off frequency (f_g) of the rear phase shifter circuit (15) is selected to be smaller than the greater value of a quantity {1 / 3 f_Dipol, 1·55 f_b}, wherein f_Dipol is the frequency at which the phase equality of the two phase responses of the loudspeaker (11) freed around the rear phase shifter circuit (15) occurs and f_b is the resonance frequency of the rear sound centre (2),
and
the two sound centres (1, 2) are accommodated in a separate casing (4, 5) in each case and are separated from each other acoustically.

2. A method according to Claim 1, wherein the cut-off frequency (f_g) of the rear phase shifter circuit (15) is selected to be substantially equal to a resonance frequency (f_b) of the built-in rear sound centre (2).

3. A method according to Claim 1 or 2, wherein at least one impedance peak, which is evened out by at least one rear series oscillating circuit (20) adapted thereto, is associated with the rear sound centre (2).

4. A method according to Claim 3, wherein the number of the rear series oscillating circuits (20, 21) is adapted to the number of the impedance peaks associated with the rear sound centre (2).

5. A loudspeaker for performing a method according to Claims 1 to 4 with a forward sound centre (1) connected to the excitation voltage (U₀) and a rear sound centre (2) switched in phase opposition and connected to the excitation voltage (U₀) and a rear phase shifter circuit (15) which shifts the rear phase response of the rear sound centre (2) along a main beam direction of the loudspeaker (11) with respect to a forward phase response of the forward sound centre (1) and thus the phase difference (δ) of the rear phase response and the forward phase response associated with the forward sound centre (1) is reduced in basses,
characterized in that the rear phase shifter circuit (15) at the rear sound centre (2) damps more strongly excitation voltages with increasing frequencies in the mid-range, at frequencies of between 100 Hz and 500 Hz, and has a cut-off frequency (f_g) which is smaller than the greater value of a quantity {1 / 3 f_Dipol, 1.55 f_b}, wherein f_Dipol is the frequency at which the phase difference (δ) of the loudspeaker (11) freed around the rear phase shifter circuit (15) disappears in the main beam direction and f_b is the resonance frequency of the rear sound centre (2),
and
the two sound centres (1, 2) are accommodated in a separate casing (4, 5) in each case and are separated from each other acoustically.

6. A loudspeaker according to Claim 5, characterized by a series oscillating circuit (21) connected in parallel with the rear sound centre (2).

7. A loudspeaker according to Claim 5 or 6, characterized in that the rear phase shifter circuit (15) comprises a low pass.

8. A loudspeaker according to Claim 5, 6 or 7, characterized in that the rear phase shifter circuit (15) has an inductivity connected in series to the rear sound centre (2) and/or a capacity connected in parallel.

9. A loudspeaker according to Claim 8, characterized by a coupling coil (L_c) with an inductivity which substantially corresponds to the quotient of a rear sound centre resistance (Z_R) and the resonance frequency (f_b).

10. A loudspeaker according to Claim 5, characterized in that the rear series oscillating circuit (20) comprises a series oscillating circuit (L_RbC_RR_R), the cut-off frequency (f_g) of which substantially corresponds to the resonance frequency of the built-in rear sound centre (2).

11. A loudspeaker according to Claims 5 to 10, characterized in that the forward and the rear sound centres (1, 2) are arranged in each case in a forward and a rear volume (31, 32) respectively which prevents an acoustic short circuit.

12. A loudspeaker according to Claims 5 to 11, characterized in that the number of the rear series oscillating circuits (20) is adapted to the number of the impedance peaks associated with the rear sound centre (2).

13. A loudspeaker according to Claims 5 to 12, characterized in that at least one forward phase shifter circuit (16) is associated with the forward sound centre (1) and a cut-off frequency (f_g) of the forward phase shifter circuit (16) is selected to be smaller than the greater value of a quantity {1 / 3 f_Dipol, 1.55 f_b}, and at least one impedance peak is associated with the forward sound centre (1) and at least one forward series oscillating circuit (21) adapted thereto is provided which evens out the impedance peak.

14. A loudspeaker according to at least one of Claims 5 to 13, characterized in that the forward sound centre (1) is accommodated in a forward casing (4) and the rear sound centre (2) is accommodated in a rear casing (5), and at least the casing (4, 5) in which a sound centre (1, 2) is arranged with a phase shifter circuit (15, 16) is closed off in a substantially air-tight manner.

Revendications

1. Procédé de reproduction du son par un haut-parleur (11) doté d'un centre acoustique avant (1) et d'un centre acoustique arrière (2), selon lequel
un centre acoustique avant (1) et un centre acoustique arrière (2), monté en opposition de phase et dirigé dans le sens opposé au centre acoustique avant (1), sont connectés à une tension d'excitation (U₀) par l'intermédiaire d'un réseau déphaseur arrière (15), sachant que le réseau déphaseur décale la réponse de phase arrière du centre acoustique arrière (2) par rapport à une réponse de phase avant du centre acoustique avant (1), le long d'une direction de rayonnement principale du haut-parleur (11), et
provoque ainsi la réduction d'une différence de phase (δ) entre les réponses de phase arrière et avant pour des graves, à des fréquences < 100 Hz, et
le réseau déphaseur arrière (15) du centre acoustique arrière (2) atténue plus fortement des tensions d'excitation à des fréquences augmentant au milieu, à des fréquences comprises entre 100 Hz et 500 Hz, et on
choisit une fréquence limite (f_g) du réseau déphaseur arrière (15) qui est inférieure à la valeur supérieure d'un ensemble {1/3 f_Dipol, 1,55 f_b}, f_Dipol étant la fréquence à laquelle apparaît la concordance de phase des deux réponses de phase du haut-parleur (11) dégagé autour du réseau déphaseur arrière (15), et f_b étant la fréquence de résonance du centre acoustique arrière (2),
et
les deux centres acoustiques (1, 2) sont logés respectivement dans un boîtier (4, 5) distinct et sont séparés acoustiquement l'un de l'autre.

2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel la fréquence limite (f_g) du réseau déphaseur arrière (15) est choisie sensiblement égale à une fréquence de résonance (f_b) du centre acoustique arrière (2) intégré.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, selon lequel au moins un pic d'impédance est affecté au centre acoustique arrière (2), pic qui est lissé par au moins un circuit de résonance en série arrière (20) adapté à ce pic.

4. Procédé selon la revendication 3, selon lequel le nombre des circuits de résonance en série arrière (20, 21) est adapté au nombre des pics d'impédance affectés au centre acoustique arrière (2).

5. Haut-parleur pour mettre en oeuvre un procédé selon les revendications 1 à 4, comprenant un centre acoustique avant (1), connecté à la tension d'excitation (U_o), et un centre acoustique arrière (2), monté en opposition de phase et connecté à la tension d'excitation (U_o), et un réseau déphaseur arrière (15) qui décale la réponse de phase arrière du centre acoustique arrière (2) par rapport à une réponse de phase avant du centre acoustique avant (1), le long d'une direction de rayonnement principale du haut-parleur (11), et
provoque ainsi, pour des graves, la réduction d'une différence de phase (δ) entre la réponse de phase arrière et la réponse de phase avant associée au centre acoustique avant (1)
caractérisé en ce que le réseau déphaseur arrière (15) du centre acoustique arrière (2) atténue plus fortement des tensions d'excitation à des fréquences augmentant au milieu, à des fréquences comprises entre 100 Hz et 500 Hz, et présente une fréquence limite (f_g) qui est inférieure à la valeur supérieure d'un ensemble {1/3 f_Dipol, 1,55 f_b}, f_Dipol étant la fréquence à laquelle disparaît la différence de phase (δ) du haut-parleur (11) dégagé autour du réseau déphaseur arrière (15), dans la direction de rayonnement principale, et f_b étant la fréquence de résonance du centre acoustique arrière (2),
et
les deux centres acoustiques (1, 2) sont logés respectivement dans un boîtier (4, 5) distinct et sont séparés acoustiquement l'un de l'autre.

6. Haut-parleur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de résonance en série (21) qui est monté en parallèle avec le centre acoustique arrière (2).

7. Haut-parleur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le réseau déphaseur arrière (15) comprend un filtre passe-bas.

8. Haut-parleur selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que le réseau déphaseur arrière (15) présente une résistance inductive, montée en série avec le centre acoustique arrière (2), et/ou un condensateur monté en parallèle.

9. Haut-parleur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une bobine de couplage (L_c) avec une inductance qui correspond essentiellement au quotient de la résistance de centre acoustique arrière (Z_R) et de la fréquence de résonance (f_b).

10. Haut-parleur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit de résonance en série arrière (20) comprend un circuit de résonance en série (L_RC_RR_R) dont la fréquence limite (f_g) correspond essentiellement à la fréquence de résonance du centre acoustique arrière (2) intégré.

11. Haut-parleur selon les revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les centres acoustiques avant et arrière (1, 2) sont disposés respectivement dans un volume avant ou arrière (31, 32) évitant un court-circuit acoustique.

12. Haut-parleur selon les revendications 5 à 11, caractérisé en ce que le nombre de circuits de résonance en série arrière (20) est adapté au nombre des pics d'impédance affectés au centre acoustique arrière (2).

13. Haut-parleur selon les revendications 5 à 12, caractérisé en ce qu'au moins un réseau déphaseur avant (16) est associé au centre acoustique avant (1), et une fréquence limite (f_g) du réseau déphaseur avant (16) est choisie inférieure à la valeur supérieure d'un ensemble {1/3 f_Dipol, 1,55 f_b}, et
au moins un pic d'impédance est affecté au centre acoustique avant (1), et il est prévu au moins un circuit de résonance en série avant (21) qui est adapté à ce pic d'impédance et en effectue le lissage.

14. Haut-parleur selon au moins une des revendications 5 à 13, caractérisé en ce que le centre acoustique avant (1) est disposé dans un boîtier avant (4) et le centre acoustique arrière (2) est disposé dans un boîtier arrière (5), et qu'au moins le boîtier (4, 5) contenant un centre acoustique (1, 2) avec réseau déphaseur (15, 16) est sensiblement étanche à l'air.

Zeichnung