CONJUNTO DE DIAFRAGMA DE ALTA FRECUENCIA Y BOBINA DE VOZ Campo Técnico de la Invención La presente invención se relaciona con convertidores electro-acústicos para reproducción de sonido, en particular, con unidades de impulsión de alta frecuencia de altoparlante de tipo domo y altoparlantes compuestos con una pluralidad de unidades de impulsión adaptadas para reproducir parte diferente de los espectros de frecuencia de audio y cuyas unidades de impulsión están dispuestas en una configuración coaxial. Antecedentes de la Invención En la mayoría de sistemas de altoparlantes para reproducir una parte mayor de los espectros de frecuencia de audio se usan cuando menos dos unidades de impulsión. Un ejemplo siendo un altavoz usado para reproducción de sonidos en las bandas de baja frecuencia y un altavoz para notas agudas usado para las bandas de alta frecuencia. Las bobinas de voz de las unidades de impulsión separadas a través de una red de filtro de cruzamiento conectada a un amplificador de energía, que proporcionan las señales eléctricas que representan el sonido que se va a reproducir. El propósito del filtro de cruzamiento es proporcionar a cada unidad de impulsión con señales eléctricas que corresponden a la escala
de frecuencia de audio cada unidad de impulsión está diseñada para reproducir. Las características del filtro se disponen de modo que alrededor de una frecuencia de cruzamiento, en una banda intermedia, la salida del altavoz se dispersa con frecuencia que aumenta y la salida al altavoz de tonos agudos se dispersa con frecuencia que disminuye. El filtro de cruzamiento, por ejemplo, puede ser pasivo o activo, digital o análogo. La coincidencia cuidadosa de las características del filtro con las características de las unidades de impulsión se tiene que asumir para lograr buena reproducción de sonido. El sistema de altoparlante puede incorporar más de dos unidades de impulsión. Un sistema de tres vías con un altavoz de tonos agudos, un altavos de escala media y un altavoz es una construcción de altoparlante común. El filtro de cruzamiento de coincidencia dividirá la señal eléctrica a las unidades de impulsión que tienen las frecuencias de cruzamiento características y dos bandas intermedias. El sonido radiado de cada una de las unidades de impulsión se puede decir que emana de la fuente de sonido aparente o centro acústico de esa unidad; la posición del centro acústico es una función del diseño de la unidad de impulsión particular y típicamente se puede determinar mediante mediciones acústicas. Además, puede ser la posición
absoluta del centro acústico dependiente de la frecuencia del sonido emitido. Cuando se usan unidades de impulsión de altoparlante separadas, tal como en los sistemas comunes de dos y tres vías arriba descritas, los centros acústicos serán físicamente desplazados uno del otro. Las unidades de impulsión usualmente se montan en un tabique común de modo que sus centro acústicos queden en un plano común, pero se desvían en una dirección vertical en el plano del tabique. Para un escucha colocado aproximadamente en línea con los ejes de las unidades de impulsión de altoparlante y aproximadamente equidistante desde los centros acústicos de ambas unidades de impulsión, se puede obtener un equilibrio deseado de salida de las dos unidades de impulsión. Sin embargo, si la posición del escucha se mueve de la posición equidistante, las distancias entre el escucha y los centros acústicos de las unidades de impulsión de altoparlante serán diferentes y por lo tanto los sonidos en las bandas de frecuencia intermedia producidos por las dos unidades de impulsión, se recibirán por el escucha con una diferencia en tiempo. Esta diferencia en tiempo entre los sonidos recibidos resulta en una diferencia de fase entre los sonidos recibidos en la posición de escuchar. Los sonidos de las dos unidades de impulsión ya no se añaden juntos como se pretende en la
banda o bandas intermedias, el sonido recibido resultante será desordenado. Un área de interés particular son Anuncio Público (PA) en por ejemplo auditorios o salas de conciertos. Las instalaciones modernas frecuentemente se construyen de una forma que la propia habitación es virtualmente muda acústicamente. Por lo tanto, a fin de mantener el número de altoparlantes a un nivel reazonable, el sistema debe comprender un número de altoparlantes de alta eficiente (altoparlantes de alta-Q) . Los cuernos de alta-Q se usan comúnmente. Es más problemático amplificar sonido en instalaciones acústicamente complejas, no mudas, frecuentemente más viejas tales como iglesias, teatros y salas de conciertos. Estas salas reverberantes frecuentemente se construyen para amplificar la voz humana o el sonido de instrumentos por una multitud de reflexiones de las ondas de sonido en paredes y techos. Si altoparlantes convencionales, con una diferencia de fase entre las unidades de impulsión diferentes, se usan en dicho ambiente, cada reflexión duplicará la diferencia de fase. Cuando el sonido, después de una multitud de reflexiones, alcanza al escucha estará altamente distorsionado. Para amortiguar la sala para obtener un ambiente casi mudo acústico no es en la mayoría de los
casos una solución atractiva, puesto que el carácter acústico de por ejemplo, una iglesia, se percibe como una parte esencial de la experiencia de sonido de dichas instalaciones. Un número de intentos se han hecho para superar los efectos indeseables que se originan del desplazamiento de los centros acústicos de las unidades de impulsión. Se sabe combinar las unidades de impulsión de altoparlante de baja y alta frecuencia en una sola construcción coaxial compuesta. La unidad de impulsión de altoparlante compuesta coaxial consiste de un diafragma de baja frecuencia generalmente cónico impulsado por una bobina de voz que interactúa con una estructura magnética y tiene un polo central que se extiende a través de la bobina de voz. Un diafragma de alta frecuencia se coloca en la parte posterior de la estructura y la salida de sonido de este diafragma se dirige al frente de la unidad de impulsión de altoparlante por medio de una estructura de cuerno que se extiende coaxialmente a través del polo central de la estructura magnética que interactúa con el diafragma de baja frecuencia. De esta manera, ambos sonidos de baja frecuencia y de alta frecuencia son dirigidos en una dirección generalmente de avance desde la unidad de impulsión de altoparlante compuesto. En la forma coaxial de la construcción de altoparlante no hay desviación vertical ni
horizontal de las fuentes de sonido aparentes para frecuencias bajas y altas. Sin embargo, el diafragma de baja frecuencia se coloca en el frente de la unidad de altoparlante mientras que el diafragma de alta frecuencia se coloca en la parte posterior de la unidad de altoparlante y esto resulta en desplazamiento relativo de los centros acústicos en la dirección del eje de la unidad de impulsión que ocasiona una diferencia dé tiempo indeseable en la llegada, en el escucha, de sonidos de los diafragmas de alta y baja frecuencia. Los intentos más recientes se enseñan, por ejemplo, en las patentes de EUA 4,492,826 y 4,552,242 en las que cuando menos un parlante pequeño se monta coaxialmente arriba del parlante mayor. Ambos compartes un grado no omisible, la desventaja de la construcción arriba descrita de tener un desplazamiento relativo de los centros acústiCQS en la dirección del eje de la unidad de impulsión. Una unidad de impulsión de altoparlante compuesto con una unidad de baja frecuencia y una unidad de alta frecuencia con su centro acústico coincidiendo en todas las tres dimensiones se describe en la Patente de EUA 5,548, 657 que se encuentra comercialmente disponible. Un altavoz de stono agudo, miniatura, pero de tipo convencional se ha proporcionado en un rebajo provisto en la pieza de polo
central del altoparlante. Debido a la miniaturización del altoparlante de tono agudo su eficiencia constituirá una limitación. (Métodos complejos y costosos de enfriamiento, por ejemplo con ferrofluidos, serán necesarios a fin de lograr un nivel aceptable de eficiencia.) Aún cuando superior a construcciones previamente descritas, también este altoparlante compuesto muestra una diferencia de fase que lo hace menos apropiado para uso en un ambiente de reflexión múltiple. Además, las enseñanzas de la patente de EÜA 5,548,6557 están limitadas a un altoparlante compuesto que tiene dos unidades de impulsión, y no es aplicable si se requieren tres o más unidades de impulsión. En US 691,229,2 se describe una unidad de unidad de impulsión compuesta coaxial y coplanar. El diseño de circuito magnético, con imanes permanentes teniendo direcciones de magnetización que se extienden Radialmente, elimina la necesidad de altavoces de tono agudo miniatura. De hecho, el diseño descrito hace posible hacer unidades de impulsión con eficiencia muy elevada para las partes de alta frecuencia asi como las partes de frecuencia inferior. La patente US 691,229.2 por el mismo inventor y solicitante de la presente invención se incorpora en la presente por referencias. Las unidades de impulsión de alta frecuencia,
frecuentemente referidas como altavoces de tono agudo, están disponibles en una variedad grande. Los altavoces comúnmente usados en la actualidad pueden ponerse en categorías aproximadamente en tres categorías: altavoces de tono agudo de domo, impulsores de compresión de alta frecuencia y altavoces de tono agudo de listón. Los altavoces de tono agudo de domo típicamente tienen un diafragma de forma de domo con un diámetro de unos pocos centímetros . El domo en su borde está fijado a una bobina de voz. El dono está hecho de un material de amortiguamiento de vibración tal como seda o un material extremadamente ligero y rígido tal como titanio. Un altavoz de tono agudo de domo bien diseñado puede reproducir un sonido con buena procisión en la región de 2,000 Hz a 20,000. Sin embargo, los altavoces de tono agudo de domo típicamente tienen una baja eficiencia (valor Q) , y son sensibles a cargas elevadas ya que la forma de domo puede resultar en vibraciones no controladas, si un domo suave, o llamada, si un domo rígido, se usa. Los materiales de imán permanente novedosos, por ejemplo neodimio-hierro-boro, y diseños novedosos de los circuitos magnéticos como se describe en US 691,299.2 se abre para altavoces de tono agudo de domo de alta frecuencia. Sin embargo, la sensibilidad a cargas elevadas debida a los problemas descritos impide la
utilización completa de las ventajas proporcionadas por los materiales magnéticos noveodos y los diseños de circuito magnético, en aplicaciones que requieren niveles de sonido elevados . Se han hecho intentos para dirigir la baja eficiencia de altavoces de tono agudo de domo. Una forma es combinar el altavoz de tono agudo con un cuerno que acopla mejor la impedancia aguda elevada de la unidad de impulsión a la impedancia inferior del aire. Los altavoces de tono agudo de cuerno de tipo de compresión pueden exhibir eficiencia elevada, pero típicamente a costa de la precisión de la reproducción de sonido. Los altavoces de tono agudo de listón, o banda, se pueden hacer para entregar niveles elevados de sonido a una calidad retenida en preisión de reproducción. Los altavoces de tono agudo de listón de alta calidad son costosos. De manera importante, el diseño alargado, que es un resultado de 1 listón de metal alargado que emite sonido empleado, hace al altavoz de tono agudo de listón difícil, en la práctica imposible, de combinar con la unidad de impulsión compuesta coplanar, coaxial ventajosa arriba descrita. Compendio de la Invención Un objeto de la presente invención es superior las
desventajas del ramo anterior proporcionando una unidad de impulsión de alta frecuencia, o altavoz de tono agudo, que tiene una eficiencia elevada y que se puede utilizar en unidades de impulsión compuestas con centros de sonido coaxialmente coincidentes y de preferencia también centros de sonido coplanares. Los objetos arriba mencionados se logran mediante la unidad de alta frecuencia como se define en la reivindicación 1. La unidad de impulsión de altoparlante de conformidad con la presente invención está adaptada para reproducción de sonido de alta frecuencia, y comprende un diafragma de forma de domo y una estructura de soporte. El diafragma está en su periferia externa conectado a una bobina de voz, y tiene un rebajo circular en su parte superior que define una periferia interna del domo de diafragma. El diafragma está suspendido en su periferia interna mediante una suspensión anular superior, en la periferia externa mediante una suspensión anular externa que se extiende hacia fuera en una dirección radial y en la periferia externa mediante una suspensión anular interna que se extiende hacia adentro. La disposición de diafragma de conformidad con la
invención asegura un control preciso del domo. Las vibraciones estarán bien controladas y las ondas verticales, que típicamente es un problema con domos suaves, se cancelarán efectivamente. Por lo tanto, la unidad de impulsión tiene la capacidad de facilitar reproducción de sonido con distorsión muy baja. Al mismo tiempo las suspensiones permiten suficiente magnitud en los movimientos del diafragma a fin de entregar niveles de sonido elevados a energía de entrada razonable, es decir, eficiencia elevada. Una ventaja proporcionada por la presente invención es que la unidad de impulsión está bien apropiada para ser usada en altoparlantes coaxiales compuestos, en particular altoparlantes compuestos coaxiales y coplanares. Una ventaja adicional es que el diafragma, bobina de voz, y estructura de soporte se puede disponer como una unidad separada, fácilmente separable del circuito de imán de la unidad de impulsión. Las modalidades de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes. Otros objetos, ventajas y particularidades novedosas de la invención se harán evidentes de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se considere en conjunción con los dibujos y reivindicaciones que se acompañan.
Breve Descripción de los Dibujos La invención se describirá ahora con detalle con referencia a las figuras del dibujo, en las que La Figura la ilustra esquemáticamente una vista en sección transversal de los circuitos magnéticos y la disposición de diafragma de conformidad con la presente invención; La figura Ib muestra la vista superior de la disposición de diafragma de conformidad con la presente invención; Las Figuras 2a-b ilustra esquemáticamente el uso de la disposición de diafragma de conformidad con la presente invención en una unidad de impulsión compuesta de altoparlante de tres vías. Descripción Detallada de la Invención Una primera modalidad de la presente invención se describirá con referencia a las Figuras 1 a-d. La unidad de impulsión de alta frecuencia de conformidad con la invención comprende un conjunto 100 de bobina de voz y diafragma y un conjunto 150 de circuito magnético. Siguiendo los principios de US 691,229.2 las dos partes principales, el conjunto 105 de bobina de voz y diafragma y el conjunto 150 de circuito magnético son módulos separados y el conjunto 105 de bobina
de voz y diafragma es un módulo autosustentado que se puede remover y reajustar al conjunto 150 de circuito magnético. El conjunto 100 de bobina de voz y diafragma comprende un diafragma 105, una bobina 110 de voz y una estructura 115 de soporte. La estructura 115 de soporte comprende una parte 116 anular que define la periferia externa del conjunto 100 de bobina de voa y diafragma, y dispuesto para interactuar con un alojamiento 160 del conjunto 150 de circuito magnético. La estructura 115 de soporte se forma de preferencia para servir también como guía de onda o un cuerno. Esto se indica mediante la parte 116 anular que tiene un diámetro que aumenta con la distancia desde la bobina 110 de voz. Cuando menos uno, de preferencia dos o más viguetas 117 radiales se extienden desde la parte 116 anular hacia el centro del conjuto 100 e bobina de voz y diafragma. Las viguetas 117 terminan en una pieza 118 central. Las viguetas 117 son relativamente delgadas, típicamente y de preferencia <5 mm, en la dirección anular a fin de no impedir la transmisión de onda de sonido. Las viguetas 117 pueden estar extendidas, típicamente y de preferencia 10-200 mm, en la dirección del eje central de la unidad de impulsión a fin de proporcionar suficiente estabilidad mecánica. Como se ilustra la pieza central se
puede formar de una pluralidad de partes para facilitar el montaje/desmontaje del conjunto 100 de bobina de voz y diafragma. Una pieza 119 central inferior cilindrica puede estar nida, con un perno 119, por ejemplo, a la pieza 118 central. Alternativamente, la pieza 118 central se forma como una unidad o las partes están unidas permanentemente. El diafragma 105 es esencialmente de forma de domo y se proporciona con un rebajo circular centrado correspondiente a la pieza 118 central. El diámetro de la periferia externa debe ser del orden de 2-5 vees la periferia interna. Se logran resultados particularmente buenos con la relación:
En donde <Dextemo es el diámetro de la periferia externa y "^interno es el diámetro de la periferia interna. En el reborde externo el diafragma está unido a una bobina 110 de voz. Aproximadamente en la junta entre el diafragma y la bobina 110 de voz una junta 120 anular externa que se extiende desde el diafragma 105 y la parte 116 anular se proporciona para soportar el diafragma y dirigir la bobina de voz en el espacio de polo. Los arrollamientos de la bobina 110 de voz terminan en una terminal 130 eléctrica, a través de la cual se alimenta la corriente. Fijada en el interior, de preferencia en una posición correspondiente a la posición
de la posición 120 anular externa, se encuentra una suspensión 121 anuir interna. La suspensión 121 anular interna se extiende desde un reborde del diafragma 105 a la parte inferior de la pieza 118 central. La suspensión 121 anular interna tiene una sección 122 flexible adyacente al diafragma 105 y puede tener una segunda sección 123 flexible que proporciona la fijación a la pieza 118 central. Entre, y a su parte principal, la suspensión anular interna puede ser relativamente rígida. El rebajo central del diafragma 105 está a través de una suspensión 124 anular superior fijado a una parte superior de la pieza 118 central. Las tres suspensiones, la suspensión 120 anular externa, la suspensión 121 anular interna y la suspensión 124 anular superior, aseguran un control preciso del domo. Las vibraciones serán bien controladas y las ondas verticales, que típicamente son un problema con domos suaves, se cancelarán efectivamente. Por lo tanto, el conjunto 100 de bobina de voz y diafragma tiene la capacidad de facilitar la reproducción de sonido con distorsión muy baja. Al mismo tiempo, las suspensiones permiten magnitud suficiente en los movimientos del diafragma a fin de entregar niveles de sonido elevados a energía de entrada razónales, es decir eficiencia elevada. Los materiales apropiados para la estructura de soporte son
plástico o metal. El diafragma es de preferencia de un material medio rígido tal como tela reforzada o un metal ligero y delgado. Las secciones flexibles de las suspensiones están hechas de preferencia de un material semejante a caucho flexible y moldeable tal como silicona o uretano. Alternativamente, las secciones flexibles están hechas del mismo material que el diafragma y revestidas con un moldeo de silicona o uretano, por ejemplo, para prevenir resonancias. Los materiales mencionados se encuentran comercialmente disponibles y son conocidos a la persona experta en el ramo. La persona experta en el ramo también será capaz de substituir los materiales mencionados con otros materiales usados para altoparlantes. El conjunto 100 de bobina de voz y diafragma de conformidad con la invención está adaptado para acoplar e interactuar con un conjunto 150 de circuito magnético. El conjunto 150 de circuito magnético comprende un alojamiento 160 cuyas piezas 155, 156 de polo interno y externo y el imán 157 permanente. El alojamiento 160 está dispuesto para guiar, y para proporcionar colocación precisa, del conjunto 100 de bobina de voz y diafragma. Las piezas 155, 156 de polo forman un espacio 158 de polo que está adaptado para recibir la bobina 110 de voz del conjunto 100 de bobina de voz y
diafragma. El conjunto 150 de circuito magnético se proporciona con una terminal 170 eléctrica adaptada para coincidir con la terminal 130 eléctrica del conjunto 100 de bobina de voz y diafragma. De conformidad con una modalidad de la invención, una terminal 130 eléctrica para la conexión eléctrica de la bobina 105 de voz está dispuesta en el centro del conjunto 100 de bobina de voz y diafragma, debajo, y soportada por la pieza 118 central. La terminal eléctrica se extiende debajo del plano definido por la suspensión 121 anular interna y está adaptada para coincidir con una termina eléctrica rebajada en el circuito magnético. Alternativamente, la terminal 130 eléctrica puede externderse hacia ar4riba hacia un rebajo central de la pieza 118 central, en cuyo caso la parte coincidente de la terminal eléctrica,, dispuesta en el conjunto 150 de circuito magnético, sobresale desde la superficie superior del circuito magnético. Los conductores 131 eléctricos conectan la bobina 105 de voz a la terminal 130 eléctrica. La terminal 130 eléctrica y la terminal 170 eléctrica coincidente son de preferencia conectores coaxiales de dos polos, no sensibles a la rotación, con una terminal central y una terminal circular externa. La terminal eléctrica 170 coincidente del conjunto de circuito magnético
se proporciona de preferencia en una perforación 175 central de la pieza 155 de polo interna. Los conductores 145 eléctricos, para conexión externa a la terminal 170 eléctrica coincidente, se proporcionan a través de la perforación 165 central. El conjunto 100 de bobina de voz y diafragma de conformidad con la presente invención es particularmente apropiado para usar en el altoparlante compuesto coplanar y coaxial descrito en la patente arriba mencionada US 691,229.2. Dicha unidad de impulsión compuesta comprende una unidad de impulsión de alta frecuencia y cuando menos una unidad de impulsión adicional, una unidad de impulsión de baja frecuencia. Ilustrada en las figuras 2a-b se encuentra una unidad 200 de impulsión compuesta que comprende una unidad 205 de impulsión de baja frecuencia, una unidad 210 de impulsación de frecuencia de escala media y una unidad 215 de frecuencia de alta frecuencia. Cada unidad de impulsión individual comprende un conjunto de circuito magnético y un conjunto de bobina de voz y diafragma. Como se indica en la Figura 2b, las unidades de impulsión individuales son unidades completamente separadas que se pueden desmontar y remontar independientemente. Cada conjunto de bobina de voz y diafragma es separable del circuito magnético respectivo como
unidades separadas, de la misma manera que la arriba descrita. La unidad 215 de impulsión de alta frecuencia comprende el conjunto 100 de bobina de voz y diafragma de conformidad con la invención. Como el conjunto 100 de bobina de voz y diafragma se puede hacer suficientemente pequeño para cumplir con la disposición coplanar y coaxial, y es capaz de reproducir niveles de sonido elevados sin distorsión significativa, se puede tomar ventaja completa de la eficiencia de las unidades de impulsión compuestas. De la invención descrita de esta manera, será evidente que la invención se puede variar de muchas maneras. Estas variaciones no deben considerarse como una salida del espíritu y alcance de la invención, y todas estas modificaciones como serán evidentes a uno experto en el ramo se pretenden para inclusión dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.