DE1921347A1

DE1921347A1 - Elektrostatischer Lautsprecher

Info

Publication number: DE1921347A1
Application number: DE19691921347
Authority: DE
Inventors: Bobb Lloyd J
Original assignee: BOBB LLOYD J
Current assignee: BOBB LLOYD J
Priority date: 1968-04-29
Filing date: 1969-04-26
Publication date: 1969-11-13
Also published as: DE1921347C3; GB1262506A; DE1921347B2; GB1262505A; JPS516534B1

Description

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Dr.-lBff. Wilhelm iieichel

Frcoikf urt/Mcdn-1

Padbsiraße 13 5902

Lloyd J. Bobb, Glens id e, Montgomery County, Pennsylvania, V. St.A.

Elektrostatischer Lautsprecher

Die Erfindung bezieht sich auf elektrostatische Lautsprecher, für Lautsprechersysteme, und sie befaßt sich insbesondere mit der geraeinsamen Verwendung von elektrostatischen und elektrodynamischen Lautsprechern sowie mit besonderen Ausführungsformen von elektrostatischen Lautsprechern; dabei beziehen sich alle untersuchten Gesichtspunkte auf die Qualität der Klangwiedergabe,■die man bei derartigen LautSprechersystemen und bei elektrostatischen Lautsprechern erhält.

Das Lautsprechersystem gemäß der Erfindung enthält sowohl elektrostatische als auch elektrodynamische Lautsprecher und weist im gesamten Hörfrequenzbereich besonders geringe Verzerrungen durch Einschwing- und Aus Schwingvorgänge auf. Bei diesem System läßt sich auch die Leistungsaufnahmefähigkeit auf ein Maximum bringen, insbesondere im Verhältnis zu den Kosten und der Größe der verwendeten Bauelemente.

Zunächst sei darauf hingewiesen, daß elektrodynamische Lautsprecher, insbesondere warn sie konusförmig sind, nur in einem kleinen Teil des Hörfrequenzbereiches und zwar an dessen unteren Ende gewöhnlich bis zu einer Frequenz von etwa 500 Hz, was von der Größe des Lautsprechers abhängt, als Kolben arbeiten. Oberhalb der Frequenz, bei der der Konus als

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Kolben arbeitet, zeigt der konusförmige Lautsprecher EInschwingverzerrungen, von denen viele auf Resonanzen des Konus beruhen. Andererseits lassen sich elektrostatische Lautsprecher bei sehr niedrigen Frequenzen nicht gut verwenden, weil eine Verwendung im Niederfrequenzbereich außergewöhnlich große Lautsprecherelemente erforderlich machen würde, wenn ein ausreichender Wirkungsgrad erreicht werden soll. Aus diesen beiden Gründen werden gemäß der Erfindung ein elektrodynamischer Lautsprecher, beispielsweise ein Konus lautsprecher, und ein elektrostatischer Lautsprecher zusammen mit einer Verbindungsschaltung verwendet, die den Betrieb des elektrodynamischen Lautsprechers bei oder unter einer bestimmten Frequenz, bei der er aufhört als Kolben zu arbeiten, abschaltet. Auf diese Weise wird bei diesem Lautsprechersystem die Leistungsaufnahmefähigkeit beträchtlich erhöht _f während gleichzeitig die Einschwingverzerrungen des Systems beträchtlich vermindert werden^ und diese Ziele werden dabei in wirtschaftlicher Weise erreicht.

Das Lautsprechersystem als Ganzes weist auch mehrere bedeutende Vorteile gegenüber einem Aufbau aus elektrostatischen Lautsprechern auf, wobei einige dieser Vorteile speziell bei dem oben erwähnten System auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen elektrostatischen Lautsprecher zu schaffen, dessen Tonwiedergabegüte stark verbessert ist.

Insbesondere soll ein derartiger elektrostatischer Lautsprecher über einem weiteren Hörfrequenzbereich verwendet v/erden, als es vorher üblich war, und zwar insbesondere am unteren Ende des Hörfrequenzbereiches, der von dem elektrostatischen Lautsprecher noch wiedergegeben werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der elektrostatische Lautsprecher in einem System verwendet wird, so wie es oben beschrieben ist, bei dem der Betrieb des elektrodynamischen Lautsprechers am

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oberen Ende des Frequenzbereiches, in dem der elektrodynamische Lautsprecher als Kolben arbeitet, abgeschaltet wird.

Gemäß der Erfindung ist ferner ein elektrostatischer Lautsprecher vorgesehen, der eine oder mehrere metallisch überzogene Membranen zur Erzeugung von Schall aufweist und der neue und verbesserte elektrische Verbindungen hat, d.h. Vorrichtungen zum elektrischen Anschluß des metallischen Überzuges, wobei diese Verbindungen durch ausgedehnte Oberflächenkontakte zwischen dem metallischen Überzug und einem Kontaktelement hergestellt werden. Bei einer solch ausgedehnten Kontaktfläche, wobei außer acht gelassen werden kann, daß die Membranen sehr dünn und empfindlich und eingespannt sind und unter dieser Spannung gehalten werden, hat der Kontakt mit den Membranen eine viel größere Lebensdauer als in bisher bekannten derartigen Lautsprechern, und die Membranen selbst werden weder verletzt noch zerreißen sie.

Bei einem Lautsprecher gemäii der Erfinc⁵'" .? sind zwei schallerzeugende Membranen verwendet, die unter Spannung im Abstand voneinander, jedoch dicht nebeneinander in parallelen Ebenen angeordnet sind, deren metallische Überzüge gegeneinander gerichtet sind und die Kontaktstreifen aufweisen, die zwischen den Rändern der Membranen liegen und dort festgeklemmt sind. Der Lautsprecher gemäß der Erfindung enthält ferner akustisch durchlässige Elektroden oder Stützwände, die an den Außenseiten der Membranen von diesen getrennt angeordnet sind, und die elektrisch leitend sind, dadurch, daß sie beispielsweise aus Metall bestehen und die ferner elektrisch im Gegentakt mit dem Ausgangstrans formator eines Treiberverstärkers verbunden sind, mit den auch die beiden leitenden Überzüge auf den Membranen verbunden sind, die die Signalspannungen von der Mittelanzapfung des Transformators erhalten.

Die Stützwände und die damit zusammenwirkenden Membranen jedes

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Lautsprechers sind über die ganze zusammenwirkende Fläche der Membranen und der Stützwände gleichmäßig voneinander getrennt, so daß die Membran jedes Lautsprechers sich den Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche ihrer zugehörigen Stütz- · wand anpaßt. Da zwei Membranen akustisch miteinander gekoppelt sind, enthält der oben beschriebene Aufbau tatsächlich zwei einseitige in der Fläche übereinstimmende Lautsprecher, die akustisch im Gegentaktbetrieb miteinander gekoppelt sind. Auf d^ese Weise werden bestimmte Verzögerungen, die bisher bei der Scha11erzeugung durch elektrostatische Lautsprecher entstanden, stark vermindert oder ausgeschaltet, und gemäß der Erfindung wird die Wiedergabegüte durch Verwendung der Gegentaktkopplung von zwei elektrostatisch betätigten schallerzeugenden Membranen stark verbessert.

Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Frequenzbereich des Lautsprechers verbessert, was man dadurch erreicht, daß man die Stützwände in Abschnitte aufteilt und die Stützwandabschnitte in Gruppen miteinander verbindet, wobei die Signalzuführungen zu den verschiedenen Gruppen verschiedene Impedanzen enthalten, wie es noch weiter unten beschrieben ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird auch die von dem elektrostatischen Lautsprecher erzeugte Schallausstrahlung verbessert.

Ferner wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Frequenzbereich einheitlicher und die Leistungsaufnahmefähigkeit des Lautsprechers dadurch erhöht, daß Membranen und andere LautSprecherbauelemente verwendet werden, die eben sind, d.h., daß ebene Membranen und Stützwände verwendet werden, und daß' ferner die Membranen eine einheitliche Vorspannung aufweisen, die in allen Richtungen in der Ebene einer Membran wirkt.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

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Pig. 1 eine Seitenansicht eines elektrostatischen Lautsprechers gemäß der Erfindung,

Pig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 2-2 in Mg... 1,

Pig. 3 eine perspektivische Teilansicht im vergrößerten Maßstab einer Ecke des Lautsprechers nach Pig. 1, bei dem die einzelnen Bauelemente voneinander getrennt sind, so daß eine aus einandergezogene Darstellung entsteht,

Pig. 4 ein schematisches Schaltbild des elektrostatischen Lautsprechers und von bestimmten Verbindungen, durch die er betrieben wird, und

Pig. 5 ein schematisches Schaltbild eines Lautsprechersystems, bei dem sowohl ein elektrostatischer Lautsprecher als auch ein elektrodynamischer Lautsprecher zusammen mit einer Verbindungsschaltung vorgesehen ist.

Im folgenden wird zunächst der Aufbau eines hier verwendeten elektrostatischen Lautsprechers beschrieben, und anschließend wird Bezug genommen auf ein neuartiges Lautsprechersystem, welches nicht nur einen elektrostatischen Lautsprecher sondern auch einen dynamischen Lautsprecher mit der zugehörigen Querverbindungsschaltung enthält.

Gemäß Pig. 1, 2 und 3 können verschiedene der neuartigen Merkmale bei einem Lautsprecher verwendet werden, der nur eine einzige Membran und eine Stützwand aufweist, jedoch lassen sie sich auch bei einem doppelseitigen Lautsprecher, so wie dargestellt, verwenden, der zwei Membranen und zwei Stützwände aufweist, die wie oben erwähnt, gegeneinander angeordnet sind.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden zwei Einspann-

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rahmen 5 an der Außenseite des Lautsprechers verwendet, und zwischen diesen beiden Rahmen befindet sich ein Stapel aus Bauelementen, von denen einige, wie weiter unten beschrieben wird, durch die Rahmen eingespannt sind. Die Rahmen sind mit Hilfe von Schrauben 6 und Muttern 7 aneinander befestigt, und sie weisen ebenso wie einige der dazwischenliegenden Bauelemente Öffnungen auf, durch die die Spannschrauben hindurenge- -führt sind.

In Fig. 3 sind die beiden tonerzeugenden Membranen 8 dargestellt. Diese Membranen bestehen vorzugsweise aus Polyesterharz, welches beispielsweise unter dem Nainen Mylar (E. I. DuPont de Nemours and Co.) gehandelt wird. Der Harzfilm, der für die Membranen verwendet wird, ist vorzugsweise sehr dünn, beispielsweise in der Größenordnung von 6 χ 10 bis 12 χ 10 mm, was besonders wichtig ist für eine Verminderung der Trägheit der Membran, wodurch die Empfindlichkeit der Membran besonders bei hohen Frequenzen verstärkt wird. Die Membranen sind mit metallischen Überzügen versehen, die beispielsweise mit Hilfe von gut bekannten Vakuumverdampfungsverfahren aufgebracht sind. Ein geeignetes Metall für derartige Überzüge ist Aluminium, wobei dann die Überzüge sehr dünn gemacht werden können. Ein geeigneter Aluminiumüberzug hat einen Widerstand in der Größenordnung von 3 bis 5 Ohm, wenn man über das Quadrat der beschichteten Membran mißt. Dies läßt sich wohl mit einem Überzug erreichen, dessen Dicke in der Größenordnung von 100 A liegt. Selbst Überzüge mit beträchtlich höheren Widerständen sind vollständig ausreichend, da die Leitfähigkeit der Überzüge auf der Membran in geeigneter Weise wirkt, selbst wenn sie viel geringer ist als die Leitfähigkeit der zugehörigen Stützwände.

Vorzugsweise sind die Membranen 8 auf den Seiten, die gegeneinander gerichtet sind, mit einem Metallüberzug versehen, und es befinden sich elektrische Kontakteinrichtungen zwischen den beiden leitenden Überzügen auf den Membranen. Die Kontakt-

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einrichtungen können die verschiedensten Formen aufweisen, sie sollen jedoch nicht nur elektrischen Kontakt mit den leitenden Überzügen.auf den Membranen machen, sondern sie sollen auch eine Spannwirkung ausüben, damit die Spannungen, unter denen die Membranen stehen, aufrechterhalten werden. Wie man insbesondere aus Figur 2 und 3 sieht, enthalten die' Kontakteinrichtungen durchlöcherte Streifen 9. Die Kontaktstreifen sollten einige Aussparungen besitzen, damit sie in die beschichtete Oberfläche der Membranen eingreifen und an diesen haften. Beispielsweise können die Streifen Kerben aufweisen oder eine aufgerauhte Oberfläche haben, wodurch ein mechanisches Eingreifen in die Membranen erreicht wird, oder die ineinandergreifenden Aussparungen können wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Durchbohrungen bestehen. Wenn auch ein Kontaktstreifen nur an einem Hand der nebeneinanderliegenden Membranen vorgesehen sein muß, so werden doch vorteilhaft mehrere Kontaktstreifen verwendet, und bei einem rechteckförmigen Lautsprecheraufbau, wie er hier beschrieben ist, ist es günstig, wenn ein Kontaktstreifen längs jeder der vier Ränder der nebeneinanderliegenden Membranen angeordnet ist. Wenn man einen Kontaktstreifen an jedem Hand der Membran verwendet, dann dienen diese Kontaktstreifen als Distanz-Stücke zwischen den beiden Membranen. Wenn nur ein Kontaktstreifen an einem Rand verwendet wird, dann sind weiterhin Distanzstreifen an den anderen Rändern der Membranen erforderlich, damit der ,gewünschte Abstand zwischen den beiden Membranen eingehalten wird. Bei mehreren Kontaktstreifen können diese, wenn es erwünscht ist, elektrisch miteinander verbunden werden, jedoch ist dies nicht notwendig. Auf jeden Fall ist einer der Kontaktstreifen mit einem vorragenden Ende 9a versehen, damit eine elektrische Verbindung zu dem Kontaktstreifen und damit zu den metallischen Überzügen der Membranen erleichtert wird.

Es ist wichtig, daß mindestens an einer Stelle an dem Umfang der Membran, die Kontakt- oder Distanzstreifen einen bestimm-

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ten Abstand voneinander haben, damit beispielsweise ein Spalt 10, wie er in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, entsteht. Dadurch wird ein Ausgleich des Luftdruckes zwischen den Mem- ' branen mit der umgebenden Atmosphäre erreicht, und es werden ' folglich schädliche Einflüsse auf die Stellung der Membranen vermieden, wenn eine polarisierende Gleichspannung zugeführt wird, wenn sich der Luftdruck ändert oder auch wenn andere Druckbedingungen vorliegen, beispielsweise wenn der Lautsprecher in einer unter Druck stehenden Kabine eines Flugzeuges verwendet wird. ■ ,

An der Außenseite Jeder der Membranen 8 sind Dichtungen 11 vorgesehen, die um den Umfang der Membranen herum laufen und dazu dienen, bestimmte Teile der Membranen in die Durchbohrungen der Kontaktstreifen 9 zu drücken, wenn die Teile zu- ' sammengespannt sind, so wie es deutlich in Pig. 2 dargestellt ist. Die Dichtungen 11 bestehen vorzugsweise aus einem nachgiebigen Werkstoff, damit sie die eben beschriebene Punktion ausführen, beispielsweise einem Werkstoff wie Löschpapier oder einem anderen Werkstoff, der die Pähigkeit hat, unter Druck nachzugeben, wobei jedoch nur eine möglichst geringe seitliche Kaltverformung auftritt.

Die Kontaktstreifen (oder mindestens ihre Oberfläche, die wirklich Kontakt mit den Überzügen auf den Membranen macht) sollten aus dem gleichen Metall bestehen, wie die Überzüge. Wenn also wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Aluminiumüberzug verwendet wird, dann sollten die Kontaktstreifen auch aus Aluminium bestehen. Ein Grund dafür besteht darin, daß die Verwendung des gleichen Met11a elektrochemische Wirkungen oder Korrosionen ausschaltet, die auftreten könnten, wenn zwei verschiedene Metalle verwendet würden, insbesondere wenn sie in der .elektrochemischen Spannungsreihe beträchtlich voneinander getrennt sind.

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Die Membranen 8 werden vorteilhafterweise unter Spannung gehalten, und in diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß die Membranen eine ebene Form haben, da im Gegensatz zu verschiedenen bisher bekannten Anordnungen, bei denen gebogene Membranen verwendet wurden, jede Membran bei der neuartigen Anordnung in allen Richtungen in ihrer Ebene unter Zug gehalten wird, und nicht nur bogenförmig wie eine gebogene Membran bei einigen der bisher bekannten Anordnungen, Die Befestigung u.Einspannung der in allen Richtungen unter Spannung stehenden Membranen ist ein wesentliches Merkmal der neuartigen Anordnung, weil dadurch der Ursprung bestimmter Verzerrungen ausgeschaltet wird, die von Unregelmäßigkeiten in der Bewegung der Membranen herrühren, die so befestigt sind, daß sie nur in einer Richtung unter Spannung stehen. Bei bekannten Anordnungen, die eine in einer gebogenen Halterung bogenförmig unter Spannung stehende Membran aufweisen, ist es äußerst schwierig, eine' einheitliche Spannung über die ganze Membran zu erhalten, und es hat sich herausgestellt, daß diese Uneinheitlichkeit dadurch ausgeschaltet werden kann, daß man ebene Membranen verwendet und sie in allen Richtungen unter Spannung hält.

Die Verwendung von durchlöcherten Kontaktstreifen, die nicht nur als elektrische Kontakte sondern auch als Distanzstücke zwischen den Membranen dienen, wobei die Membranen in die Durchbohrungen in den Streifen gedrückt werden, ist nicht nur vorteilhaft wegen eines wirksamen elektrischen Kontaktes zwischen den Kontaktstreifen und den metallischen Überzügen der Membranen, sondern auch wegen der festen Einspannung in Zusammenwirkung mit den Dichtungen 11, wodurch die Spannung unter der die Membranen stehen, aufrechterhalten werden kann. Die Spannung kann durch diese Einspannung ohne weiteres.für lärigere Zeit aufrechterhalten werden und läßt sich ohne Beschädigungen selbst bei dünnen Membranen oder darauf aufgebrachten leitenden Überzügen ausüben.

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Auf jeder Seite der Membraneranordnung sind durchlöcherte Metallplatten 12 vorgesehen, und diese Platten dienen als Stützwände oder zusammen mit dem metallischen Überzug der Membranen als stationäre Elektroden. Wenn auch auf jeder Seite der Membranen eine einzige Platte 12 über die ganze Fläche des Lautsprechers, d.h. der Membranen, ausgedehnt sein könnte, so ist es doch vorteilhaft, jede der Stützwände zu unterteilen, und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jede der Stützwände aus fünf Abschnitten, die Rand an Hand nebeneinander angeordnet sind, wobei sie in Längsrichtung parallel

zueinander liegen, und die verschiedenen Abschnitte jeder Platte sind voneinander isoliert, damit elektrische Verbindungen, wie sie weiter unten beschrieben sind, möglich sind.

Damit die verschiedenen Stützwandabschnitte gehalten werden, ist jeder Rahmen 5 mit mit Fugen versehenen Rändern 13 ausgeführt, welche Dämpfungsdichtungen 14 und die Ränder der Stützwandabschnitte 12 aufnehmen. Dämpfungsdichtungen 15 sind auf den Stützwandabschnitten 12 angeordnet und der Außenumfang der Dämpfungsdichtungen 15 überdeckt teilweise die Ränder der Stützwandabschnitte 12 und teilweise die angrenzenden !Peile der Rahmen 5. Diese Dämpfungsdichtungen 15 haben derartige Außenabmessungen, daß sie in die Dichtungen 11 passen, die zu den Kontaktstreifen 9 gehören.

An Hand der Zeichnungen erkennt man, daß der dargestellte Lautsprecher Rahmen aufweist, die fensterartig ausgebildet sind, bei denen aber die gesamte Fläche des Rahmens durch Streben 16 aufgeteilt ist. Die Dämpfungsdichtungen 14 und sind in ähnlicher Weise und entsprechend durch Streben aufgeteilt, so daß dann, wenn die Rahmen, Stützwandabschnitte 12 und die Dämpfungsdichtungen 14 und 15 zusammengefügt sind, die Streben der Dämpfungsdichtungen 14 und 15 die Streben der Rahmen überdecken.

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Die Dämpfungsdichtungen 14 und 15 müssen nicht notwendigerweise als getrennte Dichtungsbauelemente ausgeführt sein, und sJ3 können an den Rändern der Stützwandabschnitte angebracht sein und auch als Streifen über die Stützwände geführt sein, wobei sie voneinander getrennte Stellen verbinden, die zwischen den Enden der Stützwände liegen. Derartige Streifen können aus Klebeband bestehen, beispielsweise aus Abdeckband. Auf jeden Fall ist es zweckmäßig, die Dämpfungsdichtungen 14 und 15, ob sie nun als vollständige Dichtungen ausgebildet sind oder in Bandform ausgeführt sind, aus einem dämpfenden Werkstoff herzustellen, beispielsweise einem Werkstoff mit großer Zähigkeit, mit großer mechanischer Hysteresis, wobei es jedoch zweckmäßig ist, daß der Werkstoff keine nennenswerte Kaltverformung aufweist. Der Dämpfungswerkstoff, der bei den Stützwänden 12 verwendet wird, hat vorzugsweise einen klebenden Überzug, beispielsweise den druckempfindlichen Klebstoff von Abdeckband, so daß der Dämpfungswerkstoff an den Wänden haftet und damit seine Dämpfungswirkung gegenüber Schwingungen der Stützwände in geeigneter Weise ausführt .

Die Dämpfungs dichtung eil dienen für verschiedene Zwecke. Zunächst einmal dienen sie dazu, unerwünschte Schwingungen der Stützwandabschnitt 12 zu dämpfen. Die Anordnung der Dämpfungsmittel ist besonders wirksam, weil der Dämpfungswerkstoff an den Rändern der Stützwände sich befindet, wo er besonders wirksam Schwingungen der Stützwände verhindert, insbesondere Schwingungen bei verschiedenen Resonanzfrequenzen oder harmonischen Frequenzen dieser Stützwände. Die Dämpfungsdichtungen 15 dienen ferner als Distanzstücke zwischen den Stützwänden und den Membranen. Eine zusätzliche Dämpfung und Einhaltung des Abstandes wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß Dämpfungswerkstoff 17 in einer begrenzten Fläche zentrisch an jeder öffnung angeordnet ist, wie es deutlich in den Zeichnungen dargestellt ist. Der Dämpfungswerkstoff, der an den Stellen 17 verwendet wird, ist vorzuge-

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weise der gleiche wie der, der oben beschrieben wurde, und er hat auch die gleiche Dicke wie dieser.

Das Dämpfungsteil 17, das im Mittelpunkt jeder der Öffnungen vorgesehen ist, ist im äußeren Ring der sechzehn äußersten Öffnungen wichtiger als bei den inneren Öffnungen, und dies trifft insbesondere dann zu, wenn irgendeine Schallwand.den Lautsprecher umgibt. Wenn keine Schallwand den Lautsprecher umgibt, was gewöhnlich vorgezogen wird, da eine solche Schallwand sowohl Kaum verbraucht als auch teuer ist, ist der "gewundene" Weg der Klangwellen zwischen entgegengesetzten Flächen des Lautsprechers sehr kurz, da dieser Weg nur radial um den äußeren Rahmen des Lautsprechers herum verläuft. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß selbst dann, wenn keine Schallwand den Lautsprecherrahmen umgibt, wenn jedoch die Dämpfungsteile 17 im äußeren Ring der Öffnungen vorgesehen sind, der Lautsprecher zufriedenstellend arbeitet, und zwar sowohl was den Frequenzbereich als auch die Ausgangsleistung betrifft. Die Verwendung von Dämpfungsteilen ■ · 17 bei den inneren Elementen ist weniger wichtig, es ist jedoch auch zweckmäßig, diese vorzusehen.

Die Stützwände oder Stützwandteile 12 können auf verschiedene Weise ausgebildet sein, beispielsweise können sie durch ineinander verwobene oder miteinander verbundene Drähte in Form eines Gitters oder eines Grills hergestellt sein, jedoch ist es vorzuziehen, einen durchlöcherten Metallstreifen oder ein blattförmiges Material zu verwenden, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist. Da die Schallwellen, die von den Membranen, welche zwischen den durchlöcherten Wänden liegen, abgestrahlt werden, durch die durchlöcherten Wände bei Betätigung des Lautsprechers hindurchgehen müssen, damit die Strahlung das Gebiet, das den Lautsprecher umgibt, durchdringt, ist es erwünscht, daß die Stützwände akustisch durchlässig sind, und aus diesem Grund muß dann, wenn durchlöcherte Wände verwendet werden, ein erheblicher Prozentsatz der Fläche

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dieser Wände aus den Löchern bestehen, beispielsweise sollte die Gesamtquerschnittsflache der Öffnungen mindestens 10$ der Gesamtfläche der Wände bilden. Die Stützwände bestehen vorzugsweise aus Metall, weil es bei dieser Art von Lautsprecher notwendig ist, eine elektrische Verbindung mit den Stützwänden vorzusehen, so daß sie ihren beabsichtigen ' Zweek als stationäre Elektroden erfüllen, wodurch sie die erwünschte elektrostatische Wirkung in bezug auf die metallischen Überzüge auf den Membranen ausüben. Nahezu jedes Metall läßt sich zu diesem Zweck verwenden, jedoch.besitzt Aluminium den Vorteil, daß es in einfacher Weise ausgestanzt und bearbeitet werden kann. Aluminiumblech, welches etwa 1,0 mm dick ist, eignet sich zu diesem Zweck, wobei schon darauf hingewiesen wurde, daß man vorzugsweise Metall von einer bestimmten Dicke für diese Stützwände verwendet, da es wichtig ist, daß sie so steif wie möglich sind und da man ferner eine bestimmte Masse in diesen Stützwänden unterbringen möchte, damit sie bei Betrieb· des Lautsprechers nicht dazu neigen, zu flattern oder z.u schwingen.

Vorzugsweise sollte die Größe oder der Durchmesser der Öffnungen in den Stützwänden nicht so groß im Verhältnis zum Abstand zwischen der Membran und seiner zugehörigen Stützwand sein, daß die Fläche der Membran gegenüber der Öffnung nicht von dem elektrostatischen PeId betätigt wird. Bei den gewöhnlichen Anordnungen haben die Öffnungen einen Durchmesser in der Größenordnung vom 1 bis zum 10-fachen des Abstandes zwischen der Membran und der zugehörigen Stützwand.

Bei einem typischen neuartigen Lautsprecher beträgt der Abstand zwischen jeder Membran und der zugehörigen Stützwand etwa 0,45 bis 0,9 mm.

Die Rahmen 5, die dazu dienen, die Membranen im gespannten Zustand einzuspannen und festzuhalten und die auch dazu dienen, die Stützwände und die zugehörigen Dämpfungen. . ■ zu halten, sollen möglichst steif ausgebildet sein, da sie

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als Stütze der Anordnung dienen. Diese Rahmen können beispielsweise aus Holz hergestellt sein oder sie können aus bestimmten Kunststoffen oder Harz, beispielsweise Epoxydharz, gegossen sein. Die Außenrahmen sind vorzuziehen, weil sie ganz flache Innenflächen oder Fugen aufweisen können, in die die Membranen und Stützwände eingreifen.

Die verschiedenen Teile des Lautsprechers, die in Pig. 3 auseinandergezogen dargestellt sind, werden nebeneinander angeordnet und in den Rahmen in geeigneter Weise, beispiels- -■ weise mit Hilfe von Schrauben 6 und Muttern 7» befestigt, die in Pig. 2 dargestellt sind. Zum Zusammenbau kann eine Einspannvorrichtung verwendet werden, in die einer der Rahmen zuerst eingesetzt wird und auf den dann alle die anderen Teile aufgesetzt werden, und zwar in einer Lage und Folge wie sie in Pig. 3 dargestellt ist. Die Membranenblätter werden vorzugsweise zunächst größer als sie in den Zeichnungen dargestellt sind eingesetzt, damit Spannflächen außerhalb der Flächen, die sich in dem Lautsprecher befinden und dort ■--festgeklemmt sind, vorhanden sind. Vor den oben beschriebenen Teilen' werden die beiden Membranen an Ort und Stelle gesetzt, die Membranen werden in gewünschter Weise gespannt und dazu ist es günstig, wenn jede Membran an mehreren Stellen außerhalb des Umfangs der Fläche, die in den Lautsprecher :t. eingesetzt wird, eingespannt werden kann. Die eingespannten --. Flächen werden dann in mehreren Richtungen radial vom Mittelpunkt der Membranen weg gezogen, so daß in den Membranen eine Spannung in im wesentlichen allen Richtungen erzeugt wird (und nicht nur parallel zur Richtung der Seiten des viereckigen Rahmens). ^:

Die verschiedenen Teile des Lautsprechers können zwar in der verschiedensten Weise angeordnet werden, jedoch ist es vorzuziehen, die Lautsprecherteile nacheinander anzuordnen und zwar beginnend mit den Teilen auf der einen Seite der

Paketschicht, wozu die Spannschrauben 6 in den Schraubenlöchern im Bahnen 5, beispielsweise dem Rahmen auf der linken Seite in Pig. 3, vorgesehen sind, und es werden dann zusätzlich Bauelemente des Lautsprecherpaketes in ihre entsprechende Lage gebracht. Wenn die erste der beiden Membranen 8 dann angeordnet werden kann, wird sie auf die Enden der Schrauben 6 aufgesetzt, und die in allen Richtungen wirkende Spannung wird in der Membran vorgesehen. Die Membran wird dann mit einer scharfen Anreißnadel direkt über dem Ende jeder Schraube durchlöchert, und die in.\allen Richtungen wirkende Spannung entwickelt sich dann durch die Öffnungen, die sich erweitern, wenn sie über die Enden der Schrauben geschoben werden und diese aufnehmen. Daraufhin wird der durchlöcherte Kontakt- und Abstandsstreifen 9 über die Schrauben geschoben. Dann wird die zweite Membran 8 in der gleichen Weise, wie es oben an Hand von Membran 1 beschrieben wurde, angebracht, und daraufhin werden die übrigen Teile der Lautsprecherpaketschicht, einschließlich des zweiten Rahmens 5, aufgesetzt, woraufhin dann die Muttern auf die Schrauben geschraubt werden und die Teile zusammengedruckt werden, so wie es in Fig. 2 dargestellt ist. In diesem eingespannten Zustand sind die Ränder der Membranen so festgehalten, daß die in allen Richtungen wirkende Spannung in diesen Membranen aufrechterhalten wird. Die Ränder der Membranschichten, die über die Rahmen hinausragen, können dann abgeschnitten werden.

Die in allen Richtungen wirkenden Spannungen der Membranen können auch dadurch erzeugt werden, daß beispielsweise mit Hilfe von Zwingen Spannungen erzeugt werden, die in mehreren radialen Richtungen von einem gemeinsamen Mittelpunkt oder einer Fläche der Membran ziehen. Um dies zu erreichen, werden vorzugsweise Membranstücke verwendet, die etwas größer sind als die Fläche, die in den Lautsprecher eingebaut werden soll. Dadurch ist genügend Raum da, daß die Zwingen ohne unnötige Verschwendung von Membranenwerkstoff eingreifen

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können. Bei derartigen Stücken von Membranenwerkstoff sollte die Gesamtzahl der Zugrichtungen größer als 10 sein, beispielsweise in der Größenordnung von 20 bis 40. Die theoretische Idealform würde natürlich dadurch erreicht, daß man von einem gemeinsamen Mittelpunkt oder einer gemeinsamen mittleren Fläche aus in einer unendlichen Zahl von Richtungen zieht, aber eine Spannung in einer solchen Zahl von Richtungen, wie oben erwähnt, ergibt eine im wesentlichen in allen Richtungen wirkende Vorspannung in der Membran und dient somit dem gewünschten Zweck. Die Größe der Spannung kann auch etwas geändert werden, jedoch hat sich herausgestellt, daß eine Spannung in jeder der Richtungen in der Größenordnung von 575 bis 700 Pond für den gewünschten Zweck ausreicht.

In Fig. 4 ist eine Schaltung dargestellt, an die der oben beschriebene lautsprecher angeschlossen werden kann. Die Membranen 8 und die Stützwände 12 sind in dieser Figur schematisch dargestellt. Die Sekundärspule 18s eines Tonausgangstransformators dient dazu, Signalspannungen Es dem Lautsprecher zuzuführen. Eine Mittelanzapfungsleitung 19 der Transformatorwicklung 18s ist mit einer Klemme zu Zufuhr einer Solarisierungsspannung Ep verbunden. Diese Leitung 19 ist dann über ein Widerstand 20 mit der Kontaktlasche 9a und damit mit den metallischen Überzügen auf den beiden Membranen 8 verbunden. Der Widerstand 20, der beispielsweise in der Größenordnung von 2 Megohm ist, wirkt so, daß er die polarisierende Ladung im wesentlichen konstant hält.

Die beiden Enden der Transformatorwicklung 18s sind durch Drähte 21 mit den Stützwänden 12 verbunden, und es_befinden sich Verbindungen zwischen diesen Stützwänden, die auf jeder Seite des Lautsprechers in Gruppen angeordnet sind. Drähte 22 verbinden die äußersten beiden Stützwandabschnitte 12 auf jeder Seite des Lautsprechers, und Drähte 23 verbinden die

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danebenliegenden beiden Stützwandabschnitte auf jeder Seite des Lautsprechers. Alle der in Gruppen angeordneten jeweils symmetrisch zueinander liegenden beiden Stützwandabachnitte sind parallel geschaltet. In jeden Parallelzweig sind bestimmte Widerstände eingefügt. Widerstände 24 verbinden die Drähte 21 und 231 und Widerstände 25 verbinden die Drähte und 22.

Bei der oben beschriebenen Schaltung ist ein einziges Paar der Stützwandabschnitte 12 im mittleren Teil des Lautsprechers direkt-mit den Drähten 21 verbunden, und die zusätzlichen Gruppen der Stützwandabschnitte sind mit den Drähten 21 nur über Widerstände 24 und 25 verbunden, wobei alle diese Widerstände auf das Signal einwirken, das den äußeren beiden Stützwandabschnitten zugeführt wird.

Die Verbindungen zu den Stützwandabschnitten können dadurch hergestellt sein, daß eine Verbindung direkt an den Stützwandabschnitten festgelötet ist, beispielsweise längs eines—~~ Randes des Lautsprechers, wie es in Pig. 1 dargestellt ist, in der die Verbindungen 21,22 und 23 dargestellt sind, die den Verbindungen entsprechen, die an Hand von Pig. 4 beschrieben wurden.

' Bei der in Pig. 4 dargestellten Schaltung wird die Gleichoder Polarisierungsspannung Ep als Vorspannung zwischen den Membranen und den Stützwänden zugeführt. Die Spannung Es wird den Stützwänden auf den entgegengesetzten Seiten der beiden Membranen 8 im Gegentaktbetrieb zugeführt, und wegen dieser Verbindung vermindert die Signalspannung die Polarisierungsspannung auf der einen Seite des Lautsprechers, und sie erhöht gleichzeitig die Polarisierungsspannung auf der anderen Seite des Lautsprechers.

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Bei einer Betrachtung der Arbeitsweise des oben beschriebenen elektrostatischen Lautsprechers sei zunächst noch einmal betrachtet, daß die beiden Membranen 8 unter Spannung mit einem geringen Abstand dazwischen befestigt sind, welcher beispielsweise in der Größenordnung von 0,4 bis 1,6 mm ist. Da die Polarisierungsspannung dem metallischen Überzug auf jeder Membran und der zugehörigen Stützwand zugeführt wird,..... wird jede Membran elektrostatisch von ihrer Stützwand angezogen. Die Distanzstücke 15 und 17, die zwischen jeder Membran und ihrer Stützwand vorgesehen sind, dienen dazu, den Abstand zwischen der Membran und ihrer Stützwand ungeachtet der elektrostatischen Anziehung aufrecht zu erhalten.

Da die Signalspannung, die den Stützwandabschnitten auf einer Seite des Lautsprechers zugeführt wird, 280° gegenüber der Phase der Spannung, die den Stützwandabschnitten auf der anderen Seite des Lautsprechers zugeführt wird, verschoben ist, bewegen sich die beiden Membranen als eine Einheit in der gleichen Richtung zu oder von den Stützwänden auf den beiden Seiten des Lautsprechers hin oder von ihnen weg, und diese Wirkungsweise führt zur Abstrahlung von Klangwellen, die der Signalspannung entsprechen. Bei dieser gemeinsamen Schwingung der beiden Membranen zusammen mit der Luftschicht, die sich zwischen den beiden Membranen befindet, wird diese Luftschicht ein Teil des Strahlers. Der Luftraum zwischen den beiden Membranen ist mit der umgebenden Luft verbunden, beispielsweise durch den Spalt 10, der in Fig. 3 dargestellt ist, und dadureh ist der gleiche Druck innerhalb des Raumes zwischen den Membranen und der umgebenden Atmosphäre gewährleistet.

Die metallischen Überzüge können auch auf den Außenseiten der Membranen vorgesehen sein, anstatt daß sie auf den Seiten angebracht sind, die gegeneinandergerichtet sind, wobei diese zuletzt erwähnte Anordnung (die hier dargestellt ist) aus mehreren Gründen vorzuziehen ist. Wenn die metallischen

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Überzüge auf den gegenüberliegenden Seiten der Membranen angebracht sind, dann ist es zunächst einmal möglich, gemeinsame Kontaktstreifen für beide metallische -Überzüge zu verwenden. Ferner ist es vorteilhaft, wenn sich die metallischen Überzüge auf den gegenüberliegenden Seiten der Membranen befinden, weil sie empfindlich sind und Korrosionseinflüssen ausgesetzt sind, insbesondere wenn sie.sich in der Atmosphäre über Städten oder an der Meeresküste befinden. Wenn die Überzüge gegeneinander gerichtet sind, tritt nur eine sehr geringe Luftzirkulation auf,' weil der Kaum zwischen den Membranen beinahe vollständig geschlossen ist, und es ist nur notwendig, eine sehr kleine Öffnung, die schon oben beschrieben wurde, zum Druckausgleich vorzusehen. Die Korrosion wird aus diesem Grunde sehr gering gehalten.

Wenn die leitenden Überzüge gegeneinander gerichtet sind, ist es auch nicht notwendig, einen Schutzüberzug auf dem metallischen Überzug aufzubringen, was eine Behelfslösung darstellt, die bisher angewendet wurde, damit die metallischen Überzüge nicht durch Korrosion beeinflußt werden. Wenn kein Schutzüberzug vorhanden ist, wird die Masse und die Trägheit der Membran auch vermindert, was zu einer weiteren Verbesserung des Frequenzbereiches führt.

Eine Anordnung der Membranen, bei der die leitenden Oberflächen gegeneinandergerichtet sind und die nichtleitenden oder die elektrischen Membranseiten nach außen gerichtet sind,ist auch aus einem anderen'Grund wünschenswert, nämlich deswegen, weil ein Gegenüberstellen des dielektrischen Werkstoffes gegen die Stützwände die Leistungsfähigkeit des Lautsprechers erhöht, weil die Durchschlagfestigkeit der Harzschicht bei einer bestimmten Stärke ein Vielfaches der Luft iet.

Die in allen Richtungen wirkende Spannung der Membranen hilft einen gleichmäßigen Abstand zwischen jeder Membran und ihrer

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Stützwand oder ihren Stützwänden aufrecht zu erhalten, und dadurch wird wiederum die Leistungsaufnahmefähigkeit des Lautsprechers, insbesondere bei niedrigen Frequenzen, erhöht, was besonders wichtig ist, wenn der elektrostatische Lautsprecher einer bestimmten Größe in einem Gesamtsystem der beschriebenen Art verwendet wird, wobei der elektrostatische Lautsprecher bis herab zu niedrigeren Frequenzen verwendet werden soll, als bisher üblich war.

Die Verwendung von ebenen Membranen in dem Lautsprecher ist auch deshalb wichtig, weil dadurch eine einheitliche akustische Kopplung der beiden Membranen über ihre gesamte Fläche möglich ist und dadurch eine vollwirksame akustische Gegentaktkopplung der Membranen von zwei gegeneinander angeordneten einseitigen Lautsprechern voll wirksam ist.

Für die Arbeitsweise des Lautsprechers sollte beachtet werden, daß die Verwendung von zwei Membranen, die im Gegentaktbetrieb angeordnet sind und akustisch miteinander gekoppelt sind, aus mehreren Gründen vorteilhaft ist. Eine Ursache für Verzerrungen, die in bestimmten elektrostatischen Lautsprechern entstehen, beruht auf der Tatsache, daß die Stützwände wegen der Herstellungstoleranzen nicht mit hoher Genauigkeit hergestellt werden können. Folglich sind die Stützwände nicht genau eben. Die elektrostatische Anziehung zwischen einer Stützwand und der zugehörigen Membran läßt wegen der Distanzstücke die Membran eine Stellung annehmen, in der sie im wesentlichen gleichmäßig von der Stützwand entfernt ist, ungeachtet der Abweichungen in der Oberfläche der Stützwand von einer genauen Ebene. Die Verwendung von zwei akustisch gekoppelten Membranen und von zwei zugehörigen Stützwänden ermöglicht es, daß jede Membran eine Form annehmen kann, die an ihrer Stützwand angepaßt ist, und sie nimmt deshalb eine etwas unregelmäßige Gestalt ein, anstatt daß sie in einer genauen Ebene liegt. Da- ' durch, daß sowohl die beiden Membranen akustisch durch eine

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Luftschicht miteinander gekoppelt sind, (die gegenüber den Membranen eine große Impedanz bei der höchsten interessierenden Frequenz aufweist) und dadurch daß die beiden Membranen zusammen als eine Einheit mit einer konstanten Luftmenge zwischen ihnen schwingen, werden Verzerrungen verhindert, die auftreten, wenn ein Lautsprecher mit einer einzigen Membran verwendet wird, und die sich als Ergebnis einer Kraft-Able nkungs funktion ergibt, welche quadratisch ist. Aus der Tatsache, daß der Luftraum zwischen den beiden Membranen an verschiedenen Stellen verschieden dick ist, ergibt sich kein schädlicher Einfluß auf die Wiedergabegüte, da die beiden Membranen zusammen mit dem dazwischenliegenden Luftraum sich als Einheit bewegen, wenn sie entsprechend den Signalspannungen Schallwellen erzeugen.

Eine andere Ursache für Verzerrungen, die bei bestimmten bekannten elektrostatischen Lautsprechern auftreten und die durch die Verwendung von zwei akustisch miteinander gekoppelten Membranen vermieden werden, sind die Verzerrungen durch die zweiten Harmonischen, die bei Betrieb eines einseitigen elektrostatischen Lautsprechers^ der nur eine Membran hat, auftreten. Da den beiden Membranen bei der beschriebenen Anordnung Signalspannungen zugeführt werden, die um 180° gegeneinander phasenverschoben sind, heben sich die durch die Harmonischen auftretenden Verzerrungen der beiden Membranen gegeneinander auf.

Die Gegentaktanordnung der beiden Membranen des elektrostatischen Lautsprechers ermöglicht eine größere Leistungsaufnahmefähigkeit bei niedrigen Frequenzen, wodurch der Lautsprecher bei niedrigeren Frequenzen viel besser verwendet werden kann, als bisher bekannte elektrostatische Lautsprecher, .Kies ist besonders wichtig bei dem neuen Lautsprechersystem, bei dem der elektrostatische Lautsprecher bis zum oberen Ende des Frequenzbereichs (gewöhnlich bis zu etwa 500 Hz) zur Wiedergabe verwendet wird, bei dem der dynamische Lautsprecher- als

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ein Kolben wirkt'.

Die oben erwähnten Vorteile, die sich durch die akustische Kopplung der beiden Membranen ergeben, lassen sich sowohl dann erreichen, wenn die Stützwände für die beiden Membranen dieselbe Fläche aufweisen wie die Membranen, als auch dann, wenn die Stützwände unterteilt sind, wie es in dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Unterteilung der Stützwände hat auch bestimmte Vorteile, die man am besten dann erkennt, wenn man bestimmte wichtige Faktoren bei der Schallabstrahlung des Schallstrahlers, beispielsweise einer Membran, betrachtet. Im allgemeinen hängt der Wirkungsgrad eines Strahlers von den Dimensionen des Strahlers (oder des Teiles, der bei einer bestimmten Frequenz schwingt) im Verhältnis zur Frequenz des erzeugten Schalles ab, und die geringste Dimension eines sehr wirksamen Strahlers beträgt etwa 2/3 der Wellenlänge der zu erzeugenden Frequenz. Außerdem ist die seitliche Streuung der Schallwellen bei einer bestimmten Frequenz größer, wenn der Strahler kleine Abmessungen im Verhältnis zur Wellenlänge oder Frequenz hat.

Entsprechend dieser Tatsachen sind die Stützwände bei dem beschriebenen Lautsprecher aufgeteilt, beispielsweise in fünf Streifen, so wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, und bei dieser Darstellung beträgt die Gesamtgröße des Lautsprechers etwa 30 cm im Quadrat, wobei jeder Stützwandstreifen etwa 6 cm breit ist. Die Aufteilung der Stützwände führt zu einer elektrostatischen Wirkung in entsprechenden begrenzten Gebieten der zugehörigen voneinander getrennten Membranen, so daß die Membran Schallwellen in Abschnitten abstrahlt.

Jeder Abschnitt der Stützwände,der etwa 30 cm lang und 6 cm breit ist, erzeugt in der zugehörigen Membran Schwingungen und dementsprechend Schallwellen, wobei die Strahlungseigenschaften in einer Ebene, verglichen zu den anderen Ebenen, ^f unterschiedlich aind. Beispielsweise ist bei der Erzeugung von

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Hochfrequenzschallwellen die Streuung des Schalles in Richtung senkrecht zu den Stützwandstreifen weiter als die Streuung in Längsrichtung des Stützwandstreifens.

Wenn sich die Abmessung des Strahlers der Abmessung einer vollständigen Wellenlänge bei der abgestrahlten Frequenz nähert oder sie überschreitet, dann vermindert sich die Streuung, bis die erzeugte Schallwelle in einer Richtung senkrecht zur Ebene des Strahlers abgestrahlt wird.

Der Lautsprecher ist so angeordnet, daß die Längsabmessung ;jedes Stützwandstreifens in vertikaler Richtung verläuft, und daß die Querabmessung jedes Streifens horizontal verläuft. Auf diese Weise wird die Streucharakteristik des Lautsprechers in horizontaler Ebene verbessert, was bei normaler Verwendung des Lautsprechers gewünscht ist, wobei der Lautsprecher in vertikaler Ebene befestigt ist und wobei es vorzusiehen ist Schallwellen zu erhalten, die in horizontaler Richtung über einen beträchtlichen Bogen verteilt sind, damit relativ zu dem Lautsprecher möglichst viele Abhörstellen erreicht werden.

Aus allen diesen Gründen wurden die Sttitzwandstreifen mit der Signalquelle in Gruppen verbunden, so wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Bei einem Lautsprecher der dargestellten Art, bei dem die Membranen und die Stützwände die beschriebenen Abmessungen und Abstände aufweisen, kann der Widerstand 24 in der Größenordnung von 47 Kiloohm und der Widerstand 25 in der Größenordnung von 67 Kiloohm sein. Die beiden äußersten Stützwandabschnitte 12 werden durch die kombinierten Widerstände der beiden Widerstände 24 und 25 gespeist, wodurch die höheren und die mittleren Frequenzen gedämpft sind. Entsprechend werden die beiden danebenliegenden Stützwandabschnitte nur durch die Widerstände 24 gespeist, durch die die hohen Frequenzen gedämpft werden. Schließlich werden die beiden mitt-

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leren Stützwandabschnitte 12 direkt von der Signalquelle gespeist und deshalb werden keine der Frequenzen gedämpft. Polglich wirkt bei der Schallabstrahlung die Gesamtfläche der Membranen als Strahler zur Erzeugung der niedrigsten Frequenzen, die von dem Lautsprecher abgegeben werden; die Fläche der Membranen neben den drei mittleren sich gegenüberliegenden Stützwandabschnitten erzeugen Schall im mittleren Frequenzbereich des Lautsprechers; und die Flächen der Membranen neben den mittleren beiden gegenüberliegenden Stützwandabschnitten erzeugen Schall bei den höchsten Frequenzen, die von dem Lautsprecher abgegeben werden.

Die LautSprecheranordnung mit den aufgeteilten Stützwänden und dem Signalzuführungssystem hat einen ebenen Frequenzbereich, d.h. die Lautstärke des bei verschiedenen Frequenzen erzeugten Schalles ist im wesentlichen gleichförmig. Die Anordnung ist auch vorteilhaft bei der Erzeugung eines bestimmten Lautstärkewertes, ohne daß die Eingangsleistung übermäßig groß sein muß.

Wie schon oben erwähnt wurde, ist es vorteilhaft, zwei Membranen und Stützwände zu verwenden, jedoch lassen sich auch viele Merkmale der Anordnung bei einem einseitigen Lautsprecher erreichen, bei dem nur eine Membran verwendet wird, die entweder mit einer Stützwand oder mit Stützwänden auf beiden Seiten der einen Membran zusammen verwendet wird. Beispielsweise kann die Anordnung,die zu Sicherung eines guten elektrischen Kontaktes mit dem metallischen Überzug auf einer Membran dient_T bei einer Membran allein verwendet werden. Ferner können verschiedene Dämpfungsanordnungen, die bei den Stützwänden verwendet werden, für jede Stützwand in einem Lautsprecher verwendet worden, unabhängig davon, ob er eine Einfachmembran- oder eine Mehrfachraerobrananordnung darstellt. Die Anordnung des Lautsprechers, bei der eine ebene Membran entsteht und auch die zugehörige in allen Richtungen wirkende Vorspannung der Membran, kann immer dann verwendet werden, wenn derartige Membranen notwendig sind.

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Zwar enthält die Ausfuhrungsform des elektrostatischen Lautsprechers, welcher hier beschrieben ist, alle Elemente des Doppellautsprechers in einer einzigen Anordnung, jedoch kann ^ die akustische und elektrische Gegentaktkopplung auch in zwei unabhängig voneinander angeordneten elektrostatischen Lautsprechern ausgeführt werden^ von denen jeder eine flache Membran aufweist.

Der elektrostatische Lautsprecher, der so,wie es oben beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt ist, aufgebaut ist, eignet sich insbesondere zur Verwendung in Lautsprechersystemen, weil der elektrostatische Lautsprecher eine Klangwiedergabe bis herab zu einer !Frequenz in der Größenordnung von 500 Hz ermöglicht. Bei einem Lautsprechersystem, boi dem nicht nur ein elektrostatischer Lautsprecher verwendet wird, sondern auch ein dynamischer Lautsprecher, können natürlich auch andere elektrostatische Lautsprecher verwendet werden, wenn auch, wie schon weiter oben angedeutet worden ist, es vorzuziehen ist, daß jeder von diesen elektrostatischen Lautsprechern Schallwiedergabe bis mindestens zu der Frequenz ermöglichen sollte, die in der Größenordnung der höchsten Frequenz liegt, bei der der dynamische Lautsprecher in der Art eines Kolbens arbeitet.

Die Signalspannung kann im dynamischen Lautsprecher auf irgendeine bekannte Weise zugeführt werden, beispielsweise über eine geeignete Schaltung, die mit der Primärwicklung 18p des Transformators, der in Pig. 4 dargestellt ist, verbunden ist. Dabei kann irgendeine bekannte Schaltung verwendet werden, sie muß jedoch so ausgelegt sein, daß ihre Eckfrequenz für den dynamischen Lautsprecher in der Nähe des oberen Endes des .!Frequenzbereiches liegt, in dem der Lautsprecher als Kolben arbeitet, wobei dieser obere Frequenzbereich in der Größenordnung von 500 Hz liegt.

In Pig. 5 ist ein vereinfachtes Blockeohalttoild »ines laut-

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Sprechersysternes dargestellt, welches einen elektrostatischen Lautsprecher SE und einen dynamischen lautsprecher SD, beispielsweise einen Konus lautsprecher, aufweist, und diese beiden Lautsprecher werden^on einer Verbindungsschaltung H, die zwischen einer Signalquelle S und vor die Lautsprecher geschaltet ist, gespeist. Die Schaltung N kann für den elektrostatischen Lautsprecher SchaItungselemente, wie sie beispielsweise in Pig. 4 dargestellt sind, enthalten, und sie kann ferner eine Schaltung enthalten, wie sie oben beschrieben ist, welche die Betätigung des dynamischen Lautsprechers an der oberen Grenze des Frequenzbereiches bei Kolbenbetrieb " begrenzt. Wie schon oben erwähnt wurde, soll die Verbindungsschaltung den elektrostatischen Lautsprecher auch bei einer Frequenz betätigen, die bei oder über der Eckfrequenz des •dynamischen Lautsprechers liegt. Bei einem Lautsprechersystem, das einen dynamischen Konuslautsprecher, beispielsweise von 20 bis 30 cm Durchmesser enthält, ist eine Übergangsfrequenz von etwa 500 hz geeignet, und sie stellt etwa die obere Grenze der Kolbenarbeitsweise des dynamischen Lautsprechers dar. Bei einem Lautsprechersystem stellt diese Frequenz auch eine brauchbare untere Grenze des Frequenzbereiches des elektrostatischen Lautsprechers dar, ohne daß die Größe des elektrostatischen Lautsprechers übermäßig vergrößert werden muß.

Bei einem Lautsprechersystem, bei dem sowohl ein elektrostatischer und ein dynamischer Lautsprecher, wo wie es oben beschrieben ist, verwendet wird, ist die Wiedergabe im gesamten Frequenzbereich, der durch dieses System überstrichen . wird, im wesentlichen frei von Einschwingvorgängen oder anderen Verzerrungen.

. Ea ist zwar theoretisch möglich, einen elektrostatischen Lautsprecher zu konstruieren, der den gesamten Hörfrequenzbereich überstreicht, jedoch würde solch ein Lautsprecher ungewöhnlioh groß und für den gewöhnlichen Gebrauch unpraktisch. Andererseits ist es theoretisch auoh möglich, mehrere dynamische Lautsprecher au verwenden, von denen jeder so aufgebaut ist,

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daß er einen kleinen ausgewählten Frequenzbereich überstreicht. Im Gegensatz zu diesen beiden theoretischen Möglichkeiten wird durch das vorliegende System eine im wesentlichen einschwingvorgangfreie Wiedergabe im gesamten Hörbereich durch Verwendung von nur zwei Lautsprechern möglich, von denen jeder eine mittlere Größe hat und sich in einem Gehäuse befindet, welches wesentlich kleiner ist als bei üblichen Mehrfachlauteprechersystemen, bei denen elektrostatische Lautsprecher für den ganzen oder einen Teil des Hörfrequenzbereiches verwendet werden. Dadurch wird wiederum eine verzerrungsfreie Wiedergabe im gesamten Hörfrequenzbereich mit relativ einfachen und billigen Sauelementen möglich.

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Claims

Patentansprüche

My Elektrostatischer lautsprecher, .dadurch gekennzeichnet , daß zwei gegensinnig angeordnete, einseitige elektrostatische Lautsprecherelemente elektrisch im Gegentaktbetrieb miteinander verbunden sind, daß jedes von ihnen eine ebene Membran (8) aufweist, daß die Membranen (8) der beiden Lautsprecherelemente deckungsgleich sind und akustisch über die ganze Fläche im Gegentakt miteinander gekoppelt sind.

2. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprecherelemente zwei gegenüberliegende ebene Einspannrahmen (5), zwei durchlöcherte Stützwände (12), die in den Einspannrahmen (5) befestigt sind, ein Schichtpaket aus Bauelementen, die zwischen den Einspannrahmen (5) eingespannt sind, einschließlich der beiden ebenen Membranen (8) enthalten, von denen jede einen elektrisch leitenden Überzug auf einer Seite aufweist, die jedoch von den durchlöcherten Stützwänden (12) elektrisch isoliert sind, daß sich zwischen den Membranen (8) an ihrem Umfang Distanzstücke (9) befinden, daß die Bauelemente des Schichtpakets zwischen den Einspannrahmen (5) derart eingespannt sind, daß die Membranen (8) unter Spannung stehen_: und daß sich zwischen der Außenseite der Membranen (8) und den durchlöcherten Stützwänden (12) weitere Distanzstücke (11) befinden, daß mindestens ein Teil der Distanzstücke (9), die auf der beschichteten Seite der Membranen (8) aufliegen, elektrisch leitet und elektrischen Kontakt mit den leitenden Überzügen der beiden Membranen (8) macht.

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3. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannrahmen (5) mit Öffnungen versehen sind, daß die durch- ._.-löcherten Stützwände (12) die Rahmenöffnungen abdecken, daß die elektrisch leitenden Überzüge der Membranen (8) nebeneinanderliegen, daß die Membranen (8) im wesentlichen in allen Richtungen vorgespannt sind und daß die weiteren Distanzstücke (11) Abstandsstreifen zwischen der Außenseite der Membranen und dem Rand der durchlöcherten Stützwände (12) sind.

4. Elektrostatischer Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e _-±~-vrh.n e t , daß die Distanzstücke (9). zwischen den Membranen (8) so ausgebildet sind, daß sie den größten Teil des Umfangs der Membranen (8) bedecken, daß jedoch zur Lüftung des Raumes zwischen den Membranen (8) ein Spalt (10) zwischen den Distanzstücken (9) gelassen ist.

5. Elektrostatischer Lautsprecher nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlöcherten Stützwände (12) in Abschnitte aufgeteilt sind, daß jeweils zwei der Wandabschnitte auf gegenüberliegenden Seiten der Membranen (8) gegenüberliegen und daß sich die Membranen (8) jeweils über die Fläche mehrerer sich gegenüberliegender Stützwandabschnitte erstrecken.

6. Elektrostatischer Lautsprecher nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ebenen durchlöcherten Stützwände (12) in voneinander getrennten parallelen Ebenen angeordnet sind, daß die beiden ebenen Membranen (8) in Ebenen zwischen den durchlöcherten Stützwänden angeordnet sind.

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-ΙΟ Ι· Elektrostatischer Lautsprecher nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Streifen (15) aus nachgiebigem Werkstoff auf der dem leitenden Überzug gegenüberliegenden Seite der Membran (8) an ihrem Umfang angebracht ist, daß die unter Spannung stehenden Membranen (8) mit dem Streifen (15) aus nachgiebigem Werkstoff zwischen den Einspannrahmen (5) derart eingespannt sind, daß dadurch die beschichtete Seite der Membranen (8) in Durchbohrungen der als Streifen ausgebildeten elektrisch leitenden Distanzstücke (9) gedrückt wird, und daß die durchlöcherten elektrisch leitenden Stützwände (12) von den Membranüberzügen getrennt sind und' in einer Ebene getrennt von und parallel zur Ebene der Membranen (8) angeordnet sind.

8. Elektrostatischer Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet/ daß die Membranen (8) rechteckig sind, daß die Stützwände (12) aus Stützwandabschnitten bestehen, die in einer Richtung länger sind als in der anderen und mit ihren Längsseiten aneinandergrenzen, daß elektrische Verbindungen zur gruppenweisen Verbindung der Stützwandabschnitte (12) auf jeder Seite des Lautsprechers vorgesehen sind, und daß die Verbindungen einer Gruppe eine Impedanz aufweisen, die sich von der Impedanz einer anderen Gruppe unterscheidet.

9. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Zweiergruppen von Stützwandabschnitten vorhanden sind und daß eine Gruppe der Stützwandabschnitte die äußersten Stützwandabschnitte enthält und eine andere Gruppe die mittleren Stützwandabschnitte.

10. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen durchlöcherten Stützwandabschnitte elektrisch voneinander isoliert sind, daß jeweils zwei von ihnen nebeneinander in parallelen Ebenen angeordnet sind, daß sich die Membranen (8) über

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die ganze Fläche der jeweils zwei nebeneinanderliegenden durchlöcherten Stützwandabschnitte erstrecken und daß sich nachgiebiger Werkstoff (14,15) an den Rändern der durchlöcherten Stützwandabschnitte befindet.

11. Elektrostatischer Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Lautsprechersystem mit einem elektrodynamischen Lautsprecher zusammen verwendet wird, welcher in einem Frequenzbereich am unteren Ende des Hörfrequenzbereiches als Kolben arbeitet, daß er in einem Frequenzbereich vom oberen Ende des Hörfrequenzbereiches bis zum oberen Ende des Frequenzbereiches des elektrodynamischen Lautsprechers arbeitet, daß er durch eine Verbindungsschaltung, die eine Eckfrequenz für den elektrodynamischen Lautsprecher aufweist, mit diesem verbunden ist, und daß er eine Übergangs frequenz aufweist, die angenähert derjenigen des oberen Endes des Frequenzbereiches ist, in dem der elektrodynamische Lautsprecher als Kolben arbeitet.

12. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Übergangsfrequenz der Verbindungschaltung in der Größenordnung von 500 Hz liegt.

13. Elektrostatischer Lautsprecher nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis' 12, dadurch gekennzeichnet _f daß die Distanzstücke (11) als Vorrichtung zur Befestigung der Membranen (8) unter Spannung und zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit dem metallischen Überzug der Membranen (ti) dienen, daß sie als metallischer .Klornmstreifcn ausgebildet sind, der um den Hand der Membranen

(8) an ihrer beschichteten Seite verläuft, daß der metallische Klemm3freifen (9) Aussparungen aufweist, die zu den beschichteten Seiten der Membranen (8) gerichtet sind, daß die Distanzstücke (9) als Streifen aus nachgiebigem Werkstoff längs des Randes der Membranen (8) auf den der metallischen Streifen gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind, und daß die Membranen

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(8) zwischen den metallischen Streifen (9) und den nachgiebigen Streifen (11) eingespannt sind.

14. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall des metallischen Klemmstreifens (9) das gleiche ist wie das der Hembranenüberzüge.

15.. Elektrostatischer Lautsprecher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranenüberzüge und die metallischen Klemmstreifen (9) aus " Aluminium bestehen.

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