DE865324C - Mit Kondensatormikrophon frequenzmodulierter Schwingungskreis - Google Patents

Description

Es ist bereits bekannt, die Frequenz eines hochfrequenten Schwingungskreises durch ein in diesem eingeschaltetes Kondensatormikrophon im Rhythmus akustischer Signale zu beeinflussen. Jedoch haben die bisher für diesen Zweck vorgeschlagenen Anordnungen keine praktische Bedeutung erlangen können, weil dabei Kondensatormikrophone in der bisher üblichen Bauart verwendet wurden und diese Mikrophone den Forderungen nach einwandfreier Aufnahme der niederen Frequenzen, nach ausreichender Frequenzamplitude, nach guter Konstanz der mittleren Frequenz und schließlich nach mechanisch unempfindlichen Aufbau, insbesondere für die Verwendung im Freien, nicht entsprechen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Schwingungskreis, der insbesondere für die Frequenzen des Ultrakurzwellengebietes geeignet ist und bei dem die Frequenzmodulation zwar ebenfalls durch ein im Schwingungskreis liegendes Kondensatormikrophon erfolgt, jedoch unter Verwendung einer besonderen Bauart des Mikrophons und einer den Besonderheiten dieser Bauart angepaßten Schaltung. Der frequenzmodulierte Oszillator kann dabei sowohl unmittelbar als Sender zur Ausstrahlung von Ultrakurzwellen dienen wie auch als Schwingungskreis, der mit nachfolgender Demodulation und Niederfrequenzstärkung eine neuartige und einfache Schaltung eines Kondensatormikrophons, z. B. für eine Lautsprecheranlage oder ein Schwerhörigengerät, darstellt.

Das zur Frequenzmodulation erfindungsgemäß vorgeschlagene Kondensatormikrophon weist mindestens zwei in geringem Abstand von der Kondensatormembran angebrachte Elektroden auf, die vorzugsweise symmetrisch nebeneinander angeordnet sind und Teilkapazitäten gegenüber der Membran bilden, die bei Änderung ihrer Kapazitätswerte unmittelbar oder mittelbar die Frequenz des Schwin-

gungskreises beeinflussen. Vorzugsweise werden die beiden Teilkapazitäten in Reihenschaltung in den Schwingungskreis gelegt, da bei dieser Schaltanordnung die Gesamtkapazität, infolge Hintereinanderschaltung der Teilkapazitäten, verkleinert wird, was bei Ultrakurzwellenkreisen im Hinblick auf die zu erreichende hohe Frequenz von besonderem Vorteil ist.

Die Elektroden des Mikrophons, worunter die ίο der Membran benachbarten vorzugsweise halbkreisförmigen und symmetrisch angeordneten Metallteile verstanden werden sollen, sind auf einer vorzugsweise aus einem keramischen Stoff mit kleinem Verlustwinkel bestehenden Isolierplatte befestigt. Ihnen gegenüber sind auf der der Membran abgewandten Seite der Isolierplatte elektrisch leitende Beläge aufgebracht, deren jeder zusammen mit der ihm gegenüberliegenden Elektrode eine den Schwingungskreis beeinflussende Kapazität bildet, z. B. eine Rückkopplungskapazität zur Erzeugung der die Schwingung einleitenden und aufrechterhaltenden Rückkopplungsspannung.

Die Elektroden werden vorzugsweise auf einem versilberten eingebrannten Belag aufgelötet. Sie können als Hohlelektroden ausgeführt sein. In manchen Fällen ist es zweckmäßig, sie nicht· als Hohlelektroden auszuführen und sie von der Rückseite her anzuschrauben. In diesem Falle werden auf der Rückseite der Isolierplatte keine leitenden Beläge angebracht, weil die Schrauben durch die Platte hindurchgehen. Man verwendet dann zweckmäßig an die Elektroden angeschaltete Kondensatoren zur Rückkopplung.

Damit jede der auf der Keramik angebrachten Elektroden nur auf den gegenüberliegenden Belag einwirkt und das Übertreten von dielektrischen Verschiebungsströmen zu anderen Belägen vermieden wird, sind die Beläge durch auf Nullpotential befindlichen Streifen aus leitendem Material voneinander getrennt. Bei nur zwei vorhandenen Elektroden genügt demnach ein solcher Streifen zur Unterdrückung etwaiger diagonal verlaufender Verschiebungsströme.

Unter Benutzung von Kondensatormikrophonen mit den beschriebenen Besonderheiten sind zahlreiche besonders einfache und wirksame Schaltungen für Hochfrequenzschwingungskreise möglich, bei denen die Frequenzmodulation unmittelbar durch das Kondensatormikrophon erfolgt. Einige besonders geeignete Schaltungen für solche Schwingungskreise werden im folgenden für Mikrophone mit zwei Elektroden beschrieben werden. Jedoch ist die Erfindung selbstverständlich nicht auf diese Schaltungen beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen der beschriebenen Schaltungen möglich, bei welchen die Vorteile der neuartigen Kondensatorgestaltung ebenso wirksam zur Geltung gebracht werden können.

Bei einer besonders einfachen Schaltung werden . die Kondensatorelektroden, die vorzugsweise die Begrenzung von zwei in einem Kreis angeordneten Halbkreisen besitzen, mit zwei im Gegentakt betriebenen Oszillatorröhren und dem Schwingungskreis derart verbunden, daß jede der beiden Elektroden an ein Ende der Selbstinduktion des Schwingungskreises geführt ist und mit je einer Anode der beiden im Gegentakt arbeitenden Oszillatorröhren des Schwingungskreises Verbindung besitzt. Die Gitter der im Gegentakt arbeitenden Röhren sind gekreuzt mit den den Elektroden des Mikrophons gegenüberliegenden Belägen verbunden, wodurch den Röhren die erforderliche Rückkopplungsspannung zugeführt wird. Der Anschluß der Anodenspannung erfolgt in der Mitte der Selbstinduktion. Ein solcher Schwingungskreis ist vollkommen symmetrisch aufgebaut und kann mit einer Verstärkerstufe mit Resonanzkreis verbunden sein, von welchem aus die Schwingungen der Antenne, z. B. durch induktive Ankopplung, zugeleitet werden.

Die Tatsache, daß die beiden Elektroden bei Reihenschaltung der zwischen ihnen und der Membran des Mikrophons bestehenden Teilkapazitäten verschiedenes Wechselstrompotential besitzen, erlaubt auch eine einfache sogenannte Dreipunktschaltung. Zur Ausführung einer solchen werden die Elektroden des Kondensatormikrophons mit den Enden der Selbstinduktion des Schwingungskreises verbunden. Außerdem erhält eine der beiden Elektroden Verbindung mit der Anode einer Oszillatorröhre. Die Beläge des Kondensatormikrophons werden in der Weise für die Schaltung mit herangezogen, daß der eine von beiden an das Gitter der Oszillatorröhre geführt und im übrigen beide mit je einem Röhrengitter einer im Gegentakt arbeitenden Verstärkerstufe verbunden werden. Zu dieser Schaltung sind außer den drei Röhren nur eine Induktivität und zwei Widerstände erforderlich.

Während bei den bisher gebräuchlichen Kondensatormikrophonen zwischen der Membran und der Gegenelektrode die volle Anodenspannung liegt und damit die Gefahr einer Berührung der Membran mit der Elektrode infolge der statischen Anziehungskräfte gegeben ist, kann dieser Nachteil bei dem erfindungsgemäßen Schwingungskreis weitgehend vermieden werden, wenn das mit zwei Elektroden ausgestattete Mikrophon in geeigneter* Schaltung verwendet wird. So ist z. B. eine Sendeschaltung möglich, bei der zwischen der Mikrophonmembran und den Elektroden nur die Gittergleichspannung der Röhren liegt. Bei einer solchen Schaltung kann der Abstand zwischen Membran und den Elektroden auf ein Minimum herabgesetzt und damit die Wirksamkeit der Schallwellen auf den Schwingungskreis ganz erheblich gesteigert werden, da bei derartig kleinem Abstand zwischen Membran und Elektroden die· Schwingungen der Membran erhebliche Kapazitätsänderungen im Schwingungskreis zur Folge haben. Zur Ausführung einer solchen 12Ό Schaltung werden die Elektroden des Kondensatormikrophons gekreuzt mit den Gittern zweier im Gegentakt arbeitender Oszillatorröhren verbunden und die beiden Beläge je zu einer Anode der beiden Röhren und zu je einem Ende der Selbstinduktion des Schwingungskreises geführt. Ein derart auf-

gebauter Schwingungskreis hat sich, infolge der Möglichkeit, den Abstand zwischen Membran und den Elektroden weitgehend zu verringern, als für die Frequenzmodulation sehr geeignet erwiesen.
Es ist sogar möglich, bei etwas veränderter Bauart des Mikrophons eine Gleichspannung zwischen Membran und den Elektroden ganz zu vermeiden. Zu diesem Zweck erhält das Mikrophon zwischen Elektroden und Belägen weitere, vorzugsweise durch ίο keramische Bauteile isolierte leitende Platten. Die Elektroden werden dann nur kapazitiv an eine Schaltung angekoppelt, wie sie bereits beschrieben ist, bei der jedoch an Stelle der Elektroden die leitenden Platten treten. Bei dieser Schaltungsart ist ein Kurzschluß zwischen Membran und Elektroden wegen Fehlens statischer Anziehungskräfte durch eine Gleichstromspannung nicht zu befürchten, so daß die Elektroden so nahe an die Membran herangeführt werden können, als es die Schwingungsamplitude der Membran erlaubt.

Die Einfachheit des Aufbaues des erfindungsgemäßen Schwingungskreises, in Verbindung mit der geringen Zahl der für den Aufbau erforderlichen Einzelteile bringt es mit sich, daß diese auf einem Gestell räumlich derart angeordnet werden können, daß das Gestell mit den darauf montierten Einzelteilen in einem engen, übergeschobenen Hohlzylinder von nur wenigen Zentimetern Durchmesser Platz findet. Das Gestell trägt auch das Kondensatormikrophon und eine isolierende Abschlußplatte in solcher Anordnung, daß nach dem Einbringen des Gestells in den Hohlzylinder dieser auf der einen Seite durch das Mikrophon und auf der anderen durch die isolierende Platte abgeschlossen wird. Der Schwingungskreis nimmt nach seiner Unterbringung in den Hohlzylinder so wenig Platz ein, daß er mit dem ihn umgebenden Hohlzylinder ohne Schwierigkeiten von einer Hand umgriffen werden kann und daß seine Gesamtlänge nur etwa der Breite eines Handrückens entspricht.

Das Gestell ist zweckmäßig in drei Fächer aufgeteilt, in deren einem die Röhren und Widerstände vorzugsweise parallel zur Gestellachse angeordnet sind, während in einem anderen Fach die Selbst-Induktionen vorzugsweise quer zur Gestellachse untergebracht sind und das dazwischenliegende Fach der Unterbringung der elektrischen Verbindungen zwischen den Einzelteilen dient. Die Röhren werden erfindungsgemäß in der Weise befestigt, daß sie an den im Innern des Gestells liegenden Enden nur durch ihre Stromzuführungsdrähte und an dem außenliegenden Ende durch Eingreifen ihrer Abschmelzspitzen in öffnungen einer am Ende des Hohlzylinders liegenden Isolierplatte gehalten werden.

Um an dem in den Hohlzylinder eingeführten Schwingungskreis die erforderlichen Einstellungen vornehmen zu können, ist der Hohlzylinder mit öffnungen versehen, durch welche die zum Einstellen der Selbstinduktivitätswerte der Selbstinduktionen benötigten Werkzeuge eingeführt werden können. Auch kann für die Antennenzuleitung der Anodenspannung, wenn diese nicht am Ende des Gestells erfolgt, eine sich in einem Schlitz bis zum Rande des Hohlzylinders fortsetzende weitere öffnung vorgesehen sein.

Der Aufbau des für den neuen Schwingungskreis wesentlichen Kondensatormikrophons erfolgt erfindungsgemäß zweckmäßig in der Weise, daß ein vorzugsweise metallischer Haltering für den keramischen Isolierkörper des Mikrophons vorgesehen ist. In diesen kann der keramische Körper eingekittet, eingelötet oder eingelegt und durch eine Druckplatte gehalten sein. Über dem Haltering ist zwischen diesem und dem Schutzdeckel des Mikrophons ein Zwischenring vorgesehen. Zwischen den Zwischenring und den Haltering für den Isolierkörper wird ein in der Dicke dem gewünschten Abstand der Membran von den Elektroden entsprechender Abstandsring eingelegt. Da dieser auswechselbar ist, kann der Abstand der Membran von den Elektroden, der ohne Abstandsring auf Null eingestellt wird, auf etwa V1000 mm genau eingestellt werden. Als zweckmäßiger Abstand haben sich ungefähr 0,007 ^°'^1S °>°^{2 mm} herausgestellt.

Zwischen den Mikrophondeckel und den Zwischenring wird die Membran eingespannt. Um dieses Einspannen zu erleichtern und eine straff gespannte Membran im Mikrophon zu erhalten, ist erfmdungsgemäß der die Membran berührende Flächenteil des Mikrophondeckels mit einer oder mehreren ringförmig angeordneten Erhebungen und der Zwischenring mit mindestens einer der Lage der Erhebung entsprechenden Nut ausgestattet, in welche die Erhebungen genau einpassen. Beim Zusammendrücken der Platten erfolgt dann selbsttätig die gewünschte Streckung der Membran, indem diese durch das Einpressen ihres Randes in die in der Zwischenplatte vorgesehene Nut gleichmäßig nach dem Rande zu angespannt wird. Haltering, Zwischenring und Mikrophondeckel werden miteinander verschraubt.

Aus fabrikatorischen Gründen ist es unter Umständen zweckmäßig, beide Seiten oder auch nur eine Seite mit Nuten zu versehen. Es tritt dann die Wirkung auf, daß die nun schon \^rorher gespannte Membran ihren einmal festgelegten Spannungszustand nicht mehr ändern kann.

Um den Frequenzgang des Senders, wie er sich aus Temperaturänderungen, z. B. durch die Erwärmung der Heizdrähte der Röhren, ergibt, zu kompensieren, wird erfindungsgemäß die Keramikplatte je nach den Erfordernissen mit einer entsprechend gewählten Randhöhe in der Mikrophonfassung verschraubt. Die bei Temperaturänderungen eintretenden Längenänderungen, wie sie sich einerseits in dem über der Abklemmstelle der Keramik liegenden Fassungsteil und andererseits in der Keramik zwischen der Abklemmfläche und ihrer Oberfläche und den darauf befestigten Elektroden ergeben, müssen zusammen eine Änderung im Abstand der Membran von den Elektroden von solcher Größe bewirken, daß sie den mit der Temperaturänderung sonst eintretenden Frequenzgang dadurch kompensieren, daß der Abstand der Elektroden von der Membran und damit die Kapazität

des Schwingungskreises eine Änderung von solcher Größe erfährt, daß die Frequenz konstant bleibt.

Da die Frequenz auch noch von der Anodenspannung abhängt, die sich beim Verbrauch der Batterien ändert, wird erfindungsgemäß auch dieser Frequenzgang kompensiert'. Zu diesem Zweck wird den der Membran gegenüberliegenden Elektroden Gleichspannung zugeführt, so daß sich bei sinkender Gleichspannung der Membranabstand vergrößert, ίο wodurch die Kapazität kleiner wird und sich die durch die Spannungsänderung über die Röhreneigenschaften hervorgerufene Frequenzänderung dadurch ausgleicht. Dafür gibt es nun auch wieder günstigste Verhältnisse; man hat z. B. bei einem Abstand der Membran von 0,02 mm bei 50 Volt einen Umkehrpunkt, so daß Änderungen der Anodenspännung zwischen 40 und 60 Volt kaum etwas ausmachen.

. Gemäß einer weiteren Maßnahme nach der Erfindung wird das keramische Isolierstück aus einer Keramiksorte aufgebaut, die eine möglichst niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt, um die Kapazität" zwischen den Elektroden so klein wie möglich zu machen.

" Dem gleichen Zweck dient die Maßnahme, die Elektroden derart zu gestalten, daß ihr gegenseitiger Abstand sich mit zunehmender Entfernung von der Membran vergrößert oder daß nur die Oberflächenteile der Elektroden Halbkreise bilden, während die übrigen Teile der Elektroden einen z. B. konstanten, aber viel größeren Abstand gegeneinander besitzen.

Der geringe Abstand zwischen Membran und Elektroden im Kondensatormikrophon macht es auch erforderlich, der zwischen beiden vorhandenen Luftschicht eine Ausweichmöglichkeit zu geben, damit das Luftpolster nicht hemmend auf die Bewegungen der Membran einwirken kann. Um eine solche Einwirkung zu vermeiden, werden erfindungsgemäß die Elektroden mit Lufträumen, z.B. über ihre ganze Oberfläche verteilten senkrechten Bohrungen, versehen, die der Luft eine Ausweichmöglichkeit geben.

Um langsame Druckschwankungen, die durch Änderung des Luftdruckes oder durch Erwärmung auftreten' können, auszugleichen, ist eine feine - Bohrung vorhanden, die den Druckausgleich vom Innern des Mikrophons nach außen vermittelt.

Der Schutzdeckel des Mikrophons weist eine Anzahl vorzugsweise kreisrunder Öffnungen auf, die durch ein Sieb überdeckt sind, um das Eindringen und Ablagern von Staub auf der Membran zu vermeiden. Die Mitte der Membran kann durch eine z.B. auf dem Sieb angebrachten Ab'deckscheibe abgedeckt sein, um diesen Bereich der Membran feiner allzu starken Einwirkung der Schallwellen zu ■ entziehen. Eine solche Abdeckung hat sich für die Erzielung einer frequenzgetreuen Modulation als vorteilhaft erwiesen. Diese Scheibe dient gleichzeitig als Isolierstück gegen die Antennenbuchse, Trotz einer außerordentlichen Sorgfalt in der Fertigung ist es" unmöglich, Kondensatoren sowie Spulen ..vollkommen 'symmetrisch zu bauen. Um die Auswirkung dieser' unvermeidlichen Unsymmetrien zu verringern, wird in die Zuleitung zur Mittelanzapfung der Spulen erfindungsgemäß ein Widerstand geschaltet, der z. B. einen Wert von 2000 Ohm aufweist.

Der Gegenstand der Erfindung ist in beispielsweisen Ausführungsformen in den Fig. 1 bis 11 dargestellt. Im einzelnen zeigt

Fig. ι einen mit einem Kondensatormikrophon besonderer Bauart frequenzmodulierten Ultrakurzwellenschwingungskreis mit Verstärkerstufe und Antenne,

Fig. 2 einen Schwingungskreis in Dreipunktschaltung mit Verstäfkerstufe,

Fig. 3 eine andere Schaltung des Schwingungskreises mit nur geringer Gleichstromspannung zwischen der Membran und den Elektroden des Kondensatormikrophons,

Fig. 4 eine Schaltung des Schwingungskreises ohne Gleichspannung zwischen der Membran und den Elektroden des Kondensatormikrophons,

Fig. 5 eine Ausführungsart des Zusammenbaues von Schwingungskreis und Kondensatormikrophon in handlicher Form,

Fig. 6 ein Schaubild der Schutzrohre für Ausführungsart nach Fig. 5 in kleinerem Maßstab,

Fig. 7 eine Ausführungsform des Kondensatormikrophons im Längsschnitt durch seine Mittelachse,

Fig. 8 eine Unteransicht zu Fig. 7, Fig. 9 eine Draufsicht auf die horizontale Trennfläche nach der Linie IX-IX der Fig. 7,

Fig. 10 und 11 Teilschnitte durch das Mikrophon mit verschiedenen Randgestaltungen des keramischen Isolierkörpers und

Fig. 12 einen Behälter zur Unterbringung des Schwingungskreises und der zugehörigen Batterien.

Der Gegenstand der Erfindung soll an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele nochmals im einzelnen erläutert werden.

Das bei den Schaltungen verwendete und einen Teil der Erfindung bildende Kondensatormikrophon 28 (vgl. Fig. 5) besteht aus folgenden, durch eine gemeinsame Fassung zusammengehaltenen Einzelteilen: a) einer auf Nullpotential gehaltenen Membran 1, b) zwei halbkreisförmigen in einem Kreis angeordneten und mit ihren ebenen Ober- no flächen dicht hinter der Membran 1 angeordneten Elektroden 2 und 2', c)" zwei durch eine vorzugsweise keramische Isolierplatte 3 gegen die Elektroden 2, 2' isolierten und diesen gegenüberliegenden leitenden Belägen 4 und 4', d) einen zwischen den Belägen 4 und 4' liegenden auf Nullpotential gehaltenen elektrisch leitendem Streifen 5. In den Schaltungsdarstellungen der Fig. 1 bis 4 ist die zwischen den Elektroden 2, 2' und den Belägen 4, 4' liegende isolierende Platte 3 nicht gezeichnet. Allen dargestellten Schaltungen ist gemeinsam, daß sie durch ein Kondensatormikrophon besonderer Bauart frequenzmodulierte Schwingungskreise darstellen, die vorzugsweise zur Erzeugung von Ultrakurzwellen geeignet sind. Der in der Fig. 1 dargestellte Schwingungskreis

besteht aus zwei im Gegentakt arbeitende Oszillatorröhren 6, 7, deren Anoden 8, 9 mit den Enden der Selbstinduktion 10 verbunden sind, in deren Mittelpunkt 11 die Anodenspannung zweckmäßig unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 62 von etwa 2000 Ohm zur Vermeidung der Auswirkung von Unsymmetrien zugeführt wird. Die zwischen der Membran 1 und den Elektroden 2, 2' bestehenden Teilkapazitäten bilden mit der Selbstinduktion 10 zusammen einen Schwingungskreis, in dem die Teilkapazitäten 1 gegen 2 und 1 gegen 2' in Reihe liegen. Von den Belägen 4 und 4' aus wird den Gittern 12, 13 der Oszillatorröhren 6 und 7 die zum Einsatz und zur Aufrechterhaltung der Schwingungen notwendige Rückkopplungsspannung zugeführt, und zwar mit dem für die Schwingungserzeugung notwendigen gekreuzten Anschluß an die Gitter. Die Beläge 4, 4' erhalten ihre Spannung durch die von den Elektroden 2, 2' ausgehenden dielektrischen Verschiebungsströme. Damit diese nicht auch zu den diagonal liegenden Belägen übertreten können, ist der leitende Streifen 5 in der Mitte zwischen den Belägen 4, 4' angebracht, der auf Nullpotential gehalten wird.

Mit 14 und 15 sind Widerstände bezeichnet, die zur Einstellung der Gitterspannung an den Röhrengittern 12 und 13 dienen.

Die Teile 16 und 17 stellen Anodenschutzgitter an sich bekannter Art dar. Die Gitterspannungen der Gitter 12 und 13 werden den Gittern zweier im Gegentakt arbeitenden Verstärkerröhren 18, 19 zugeführt, deren Anoden mit einem Resonanzkreis 20 in Verbindung stehen, der seine Energie mittels induktiver Ankopplung an die Antenne 21 abgibt.

Der beschriebene Schwingungskreis zeichnet sich durch vollkommene Symmetrie, Einfachheit der Anordnung und durch die Verwendung von nur sehr wenigen Schaltmitteln aus.

Fig. 2 zeigt eine sogenannte Dreipunktschaltung des Schwingungskreises, die ebenfalls den Besonderheiten des erfindungsgemäßen Kondensatormikrophons angepaßt ist. Auch bei dieser Schaltung sind die Elektroden 2, 2' mit den Enden der Selbstinduktion 10 verbunden. Die Zuführung der Rückkopplungsspannung zum Röhrengitter 22 erfolgt, da nur eine Oszillatorröhre 23 vorgesehen ist, nur von einem der beiden Beläge 4, 4' her, und zwar im Ausführungsbeispiel von dem Belag 4', der im übrigen auch mit dem Gitter 24 der Verstärkerröhre 19 verbunden ist, während das Gitter 25 der mit der Röhre 19 im Gegentakt arbeitenden Röhre 18 mit dem anderen Belag 4 verbunden ist. Die Teile 14 und 15 sind Widerstände zur Einstellung der Gitterspannung. Bei dieser Schaltung werden nur drei Röhren, zwei Widerstände und eine Selbstinduktion als Schaltmittel benötigt, so daß ein solcher Schwingungskreis denkbar einfach und mit geringstem Kostenaufwand zu erstellen ist.

Ein Nachteil der bisher gebräuchlichen Kondensatormikrophone besteht darin, daß zwischen der auf Nullpotential gehaltenen Membran und der ihr gegenüberliegenden Elektrode eine hohe Gleichspannung liegen muß. Diese Spannung bewirkt aber eine elektrostatische Anziehung der Membran zur Elektrode hin, so daß es leicht zu einer Berührung der Membran mit der Elektrode kommen kann, wodurch ein Kurzschluß der Anodenbatterie entsteht und das Mikrophon unwirksam gemacht wird.

Dieser Nachteil läßt sich bei Schwingungskreisen unter Benutzung des erfindungsgemäßen Mikrophons vermeiden. Die Schaltung der Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem zwischen der Membran 1 und den Elektroden 2, 2' lediglich die Röhrengitterspannung liegt, die keine nennenswerte Anziehung der Membran bewirkt. Bei dieser Schaltung erfolgt die Zuführung der Rückkopplungsspannung von den Elektroden 2, 2' aus, die gekreuzt mit den Gittern 12, 13 der wiederum im Gegentakt arbeitenden beiden Oszillatorröhren 6 und 7 verbunden sind. Der die Selbstinduktion 10 enthaltende Schwingungskreis ist kapazitiv über die Teilkapazitäten der Beläge 4, 4' gegenüber der Membran 1 geschlossen. Die Enden der Selbstinduktion 10 stehen mit den Anoden 8, 9 der Rohren 6 und 7 in Verbindung. Die Teile 14 und 15 sind Widerstände zum Einstellen der Gitterspannung.

Schließlich zeigt die Fig. 4 eine Schaltung des Schwingungskreises, bei welcher überhaupt keine Gleichspannung zwischen der Membran 1 und den Elektroden 2 und 2' liegt. Hierfür wird ein Kondensatormikrophon benutzt, bei dem zwischen den Elektroden 2, 2' und den Belägen 4, 4' weitere leitende Platten 26 und 27 angeordnet sind, die durch keramische, in der Figur nicht gezeichnete Zwischenplatten gegen die Elektroden 2, 2' und die Beläge 4, 4' sowie schließlich auch gegeneinander isoliert sind. Die Schaltung der Fig. 4 unterscheidet sich im übrigen von derjenigen der Fig. 1 nur dadurch, daß die beiden Elektroden 2, 2' nur kapazitiv an einem Schwingungskreis, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, angekoppelt sind. Bei der Wahl eines Dielektrikums mit hohen Dielektrizitätskonstanten zwischen den Elektroden 2, 2' und den Platten 26, 27 läßt sich leicht der für diese Schaltung erforderliche Grad der Ankopplung erreichen. Die an den Schwingungskreis angeschlossene Verstärkerstufe entspricht in ihrer Ausführung genau derjenigen der Fig. 1.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Aufbau der Kapazitäten durch übereinandergeschichtete Keramikscheiben oder durch die Verwendung der Vorder- und Rückseite von Keramikscheiben, der wegen der Platzersparnis in dieser Form getroffen wurde, auch unter Verwendung nur der beiden Elektroden 2, 2', durch Zuschaltung normaler Kondensatoren 63, 64 realisiert, bewerkstelligt werden kann. In Fig. 4 ist die eine Seite mit solchen Kondensatoren 63, 64 ausgeführt gezeichnet.

Schwingungskreise der beschriebenen Art lassen sich in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Kondensatormikrophon in sehr handlicher Form ausführen.

Fig. 5 zeigt einen solchen Zusammenbau in einer beispielsweisen Ausführungsform als Schaubild.

Die Einzelteile sind auf einem Gestell 29 so angeordnet, daß das Gestell mit den darauf befestigten Einzelteilen in einem engen darübergeschobenen Hohlzylinder 30 Platz findet, der in der Figur im ' Hinblick auf die Sichtbarmachung der Einzelteile nur im Längsschnitt gezeichnet ist. In Fig. 6 ist der j Hohlzylinder schaubildlich in kleinerem Maßstab deshalb besonders dargestellt. Das Gestell 29 weist drei Fächer 31, 32, 33 auf, in deren einem, dem Fach 31, die Röhren 34, 35, 36 und eine weitere, in ' der Zeichnung nicht sichtbare Röhre achsenparallel ■ zur Gestellachse untergebracht sind. Zwischen den Röhren liegen Widerstände 37 ebenfalls achsen- ■ parallel angeordnet.

Die Befestigung der Röhren ist bei der dargestellten Ausführungsform eines Zusammenbaues in der Weise vorgenommen, daß die nach der Mitte des Gestelles zu liegenden Enden der Röhren lediglich mittels der Durchführungsdrähte an Isolierkörpern im Innern des Faches 32 befestigt sind, während die äußeren Enden der Röhren mit den Abschmelzstellen 38 in den Öffnungen 39 einer den Hohlzylinder abschließenden, z.B. aus Preßspan bestehenden Isolierplatte 40 gehalten sind. In dem Fach 33 sind die Selbstinduktionen unter sich parallel, aber mit ihren Achsen senkrecht zur Gestellachse untergebracht. Zu sehen sind davon in der Fig. 5 lediglich die Endteile 41, welche die keramischen Wickelkörper 42 tragen. Durch Hinein- oder Herausdrehen der metallischen Dorne 43 werden die Induktivitäten auf die geeigneten Werte abgeglichen. Dieses Abgleichen kann auch nach dem Überschieben des Hohlzylinders 30 noch erfolgen, da dieser an den betreffenden Stellen öffnungen 44 und 45 für die Einführung des Werkzeuges, z. B. eines Schraubenziehers, aufweist ' (s. Fig. 6). Auch ist in dem Hohlzylinder eine weitere Öffnung 46 vorgesehen, von der aus ein Schlitz bis zum Rande des Zylinders geführt ist und die zur Aufnahme der seitlich nach außen zu führenden Antennenleitung bestimmt ist. Die mittlere Kammer 32 ist im wesentlichen zur Aufnahme der elektrischen Verbindungen und der zur Isolation erforderlichen Isolierteile bestimmt.

Die Besonderheiten des erfindungsgemäßen Kondensatormikrophons 28 sind den Fig. 7 bis 11 zu entnehmen, von denen die Fig. 7 einen Längsschnitt durch die Mittelachse des Mikrophons zeigt, die den Zusammenbau der Einzelteile am besten erkennen läßt. Der Haltering 47 trägt den mit ihm verkitteten keramischen Isolierkörper 3, der die Form einer Scheibe mit verdicktem Rand besitzt und auf dem die Elektroden 2, 2', die Beläge 4, 4' und der auf Nullpotential liegende metallische Streifen 5 befestigt sind. Die halbkreisförmigen Elektroden 2, 2' liegen sich mit ihren Halbkreisdurchmessern einander gegenüber (vgl. Fig. 8); dazwischen liegt der metallische Streifen 5, der das Übertreten von dielektrischen Verschiebungsströmen zwischen der Elektrode 2 und dem Belag 4' bzw. der Elektrode 2' und dem Belag 4 verhindert. Die Elektroden 2 und 2' sind zur Verminderung ihrer gegenseitigen Kapazität ausgehöhlt ausgeführt (vgl. Fig. 7). Die Formgebung kann auch so getroffen sein, daß sich der Hohlraum von oben nach unten allmählich vergrößert.

Über dem Haltering 47 ist der Zwischenring 48 und über diesem der Mikrophondeckel 49 angeordnet. Der Boden dieses Deckels ist nicht eben ausgeführt, sondern er weist eine oder mehrere nebeneinanderliegende ringförmige Erhebungen 50 auf, denen gegenüber im Zwischenring 48 eine oder mehrere den Erhebungen 50 in der Lage entsprechende Nuten 51 vorgesehen sind. Die Membran ι wird zwischen' Mikrophondeckel 49 und Zwischenring 48 eingespannt, wobei sie infolge des von den Erhebungen 50 ausgehenden Druckes in die Nuten 51 eingedrückt wird und hierdurch eine gleichmäßige Anspannung zum Rande hin erfährt. Zwischen Haltering 47 und Zwischenring 48 wird ein dünner Abstandsring 52 eingelegt, der den Abstand der Membran 1 gegenüber der Oberfläche der Elektroden 2, 2' bestimmt, da der Zwischenring 48 in seiner Dicke so dimensioniert ist, daß bei fehlendem Abstandsring 52 die Membran 1 gerade auf der Oberfläche der Elektroden 2, 2' aufliegt. Der Abstand der Membran 1 von der Oberfläche der Elektroden 2, 2' wird in der Regel auf 0,007 k*^s 0,02 mm eingestellt. Über dem äußeren Rand des Zwischenringes 48 kann noch ein Fassungsring für den Deckel 49 liegen, der aber auch einen Bestandteil des Deckels selbst bilden kann. Die einzelnen, die Mikrophonfassung bildenden Teile sind durch Schrauben 53 miteinander verbunden.

Der Deckel 49 des Mikrophons weist eine Anzahl kreisförmiger Öffnungen 54 auf, durch welche die Schallwellen zur Membran 1 gelangen können. Ein Teil dieser Öffnungen, z. B. die in der Mitte liegenden, können abgedeckt werden, damit die Schallwellen die Membran in der Mitte nicht allzu stark beeinflussen und eine frequenzgetreuere Wiedergabe erzielt wird. Diese Isolierplatte dient gleichzeitig zur Isolierung gegen die Antennenzuleitung.

Eine solche Abdeckung 59 kann z. B. auf dem Sieb 55 angebracht sein (vgl. Fig. 5), welches zur Verhütung des Eindringens von Fremdkörpern zur Membran 1 hin über Öffnungen 54 im Deckel des Mikrophons angebracht ist. Die der Membran 1 gegenüberliegenden Elektroden 2, 2' sind auf der der Membran zugewandten Seite mit einer Anzahl senkrecht geführter Bohrungen oder kreisförmiger Nuten 60 versehen, um der zwischen der Membran 1 und den Elektroden 2, 2' eingeschlossenen Luftschicht eine Ausweichmöglichkeit zu geben und eine Behinderung der Membranbewegung durch zu starke Luftverdichtungen zu vermeiden. Um langsame Druckschwankungen, wie sie z. B. durch Änderung des Luftdruckes auftreten können, auszugleichen, ist eine feine Bohrung 61 vorgesehen.

Die beiden Teildarstellungen der Mikrophonfassung in den Fig. Io und 11 unterscheiden sich von der Darstellung in Fig. 7 vor allem dadurch, daß die keramische Platte durch Klemmung mittels eines besonderen Ringes 56 festgehalten wird, während sie in der Ausführung der Fig. 7 durch Kittung befestigt ist. Die Befestigung durch den

Ring 56 erweist sich als zweckmäßig, wenn der durch Temperaturänderungen bedingte Frequenzgang des Senders kompensiert werden soll. Für diesen Zweck werden keramische Platten 3 je nach den Anforderungen mit erhöhtem Rand, mit ausgenommenem Rand oder auch mit eben ausgeführtem Rande benutzt.

Fig. 7 zeigt eine keramische Platte mit nach dem Innenraum des Mikrophons hin erhöhtem Rande 57, Fig. 10 eine keramische Platte 3 mit eben anschließendem Rande und Fig. 11 eine solche mit ausgenommenem Rande 58.

Durch diese verschiedenen Formgebungen der keramischen Platte 3 wird erreicht, daß derWärmeausdehnung der keramischen Platte 3 von der Klemmfläche ab gerechnet zuzüglich derjenigen der aufgesetzten Elektroden ein veränderbarer, von der Ausdehnung des Fassungsringes des Mikrophons abweichender Wert gegeben werden kann. Die Unterschiede sind dabei durch denAnteil bestimmt, mit dem keramische Teile an der Ausdehnung teilnehmen. Es ist nun in jedem Falle möglich, den Rand der keramischen Platte so zu gestalten, daß durch die unterschiedliche Ausdehnung der Innenteile des Mikrophons gegenüber derjenigen der äußeren Fassung ^der Abstand der Membran 1 von den Elektroden 2, 2' bei Temperaturänderungen in solchem Maße verändert wird, daß die damit verbundene Kapazitätsänderung im Schwingungskreis von dem sonst auftretenden Frequenzgang des Senders gerade kompensiert.

Der erfindungsgemäße Schwingungskreis, wie er z. B. in Fig. 5 dargestellt ist, kann mit den erforderlichen Batterien zusammen in ein röhrenförmiges Gehäuse eingebaut werden; Fig. 12 zeigt eine für den Einbau geeignete Röhre 65, die aus zwei zusammengefügten Teilen besteht und an deren einem Ende der Einschaltknopf 66 liegt, während das andere Ende eine isolierte Buchse 67 zum Anschalten der Antenne aufweist.

Claims (23)

Patentansprüche:

1. Mit Kondensatormikrophon frequenzmodulierter Schwingungskreis, z. B. zum Senden von Ultrakurzwellen, dadurch gekennzeichnet, daß in geringem Abstand von der Membran (1) des Kondensatormikrophons (28) mindestens zwei Elektroden (2, 2') vorzugsweise symmetrisch angeordnet sind, deren Teilkapazitäten gegenüber der Membran (1) unmittelbar oder mittelbar Kapazitäten des Schwingungskreises bilden.

2. Schwingungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 2') des Kondensatormikrophons (28) auf einer vorzugsweise aus Keramik bestehenden Isolierplatte (3) befestigt sind, auf deren der Membran (1) abgewandten Seite gegenüber den Elektroden (2, 2') je ein elektrisch leitender Belag (4, 4') aufgebracht ist, der mit der ihm gegenüberliegenden Elektrode (2 bzw. 2') eine den Schwingungskreis beeinflussende Kapazität bildet, z. B. eine Rückkopplungskapazität.

3. Schwingungskreis nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Belägen (4, 4') des Kondensatormikrophons (28) ein auf Nullpotential befindlicher, vorzugsweise streifenförmiger Körper (5) aus leitendem Material angeordnet ist.

4. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 3, 7« dadurch gekennzeichnet, daß zwei vorzugsweise die Begrenzung von Halbkreisen aufweisende Elektroden (2, 2') des Kondensatormikrophons (28) je mit einem Ende der Selbstinduktion (10) des Schwingungskreises und mit einer Anode (8 bzw. 9) zweier im Gegentakt arbeitenden Oszillatorröhren (6, 7) des gleichen Schwingungskreises verbunden sind.

5. Schwingungskreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter (12, 13) der im Gegentakt arbeitenden Röhren (6, 7) gekreuzt mit den Belägen (4, 4') des Kondensatormikrophons (28) verbunden sind.

6. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 2') des Kondensatormikrophons (28) mit den Enden der Selbstinduktion (10) des Schwingungskreises in Verbindung stehen und daß eine der Elektroden (2, 2') außerdem mit der Anode einer Oszillatorröhre (23) verbunden ist, während von den Belägen (4, 4') des Kondensatormikrophons (28) der eine an das Gitter (22) der Oszillatorröhre (23) und beide mit je einem Röhrengitter (24 bzw. 25) einer im Gegentakt arbeitenden Verstärkerstufe verbunden sind.

7. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 2') des Kondensatormikrophons (28) gekreuzt an die Gitter (12, 13) zweier im Gegentakt arbeitenden Oszillatorröhren (8, 9) des Schwingungskreises angeschlossen sind, während die Beläge (4, 4') des Mikrophons (28) mit den Enden der Selbstinduktion (10) des Schwingungskreises und den Anoden (8, 9) der Röhren (6, 7) desselben verbunden sind.

8. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden (2, 2') und den Belägen (4, 4') des Kondensatormikrophons vorzugsweise durch Keramik isoliert weitere leitende Platten (26, 27) angeordnet sind und daß die Elektroden (2, 2') kapazitiv an eine Schaltung nach Anspruch 4 angekoppelt sind, bei der an Stelle der Elektroden (2, 2') die leitenden Platten (26, 27) getreten sind.

9. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2, 2') unter Wegfall der Beläge (4, 4') auf der Keramikplatte von hinten aufgeschraubt sind und die Gitterankopplung durch Kondensatoren (63, 64) erfolgt.

10. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seine Einzelteile auf einem Gestell (29) räumlich derart angeordnet sind, daß das Gestell (29) mit den

darauf montierten Einzelteilen in einem engen, übergeschobenen Hohlzylinder (30) Platz findet, dessen eine Stirnseite durch das Mikrophon (28) und dessen andere durch eine Isolierplatte (40) abgedeckt ist.

11. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (29) drei Fächer (31, 32, 33) aufweist, in deren einem (31) die Röhren (34, 35, 36) und Wider-

stände (37) vorzugsweise parallel zur Gestellachse untergebracht sind, während ein weiteres Fach (33) die Selbstinduktion (10) vorzugsweise quer zur Gestellachse gelagert enthält, und daß der zwischen beiden Fächern liegende Raum (32) die elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Teilen aufnimmt.

12. Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise achsenparallel zur Gestellachse angeordneten Röhren (34, 35, 36) an den im Innern des Gestelles liegenden Enden durch die Zuführungsdrähte und an den äußeren Enden durch Eingreifen ihrer Abschmelzstellen (38) in die Öffnungen (39) einer den Zylinder (30) ab-

schließenden Isolierplatte (40) gehalten sind.

13. Schwingungskreis nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (30) mit öffnungen (44, 45) zum Einstellen der Selbstinduktivitätswerte der Selbstinduktionen (10) und gegebenenfalls auch mit einer sich in einem Schlitz fortsetzenden hinteren Öffnung (46) für die Herausführung der Antennenleitung versehen ist.

14. Mikrophon für Schwingungskreis nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Haltering (42) für den keramischen Isolierkörper (3), der die Elektroden (2, 2') und die Beläge (4, 4') trägt, aufweist und daß ein Zwischenring (48) vorgesehen ist, der zwischen dem Schutzdeckel (49) des Mikrophons (28) und dem Haltering (47) liegt.

15. Mikrophon nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Haltering (47) für den Isolierkörper (3) und dem Zwischenring (48) eine in der Dicke dem gewünschten Abstand der Membran (1) von den Elektroden (2, 2,') entsprechende Abstandskreisringscheibe (52) eingelegt ist.

16. Mikrophon nach Anspruch 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mikrophondeckel (49). und Zwischenring (48) die Membran (1) eingespannt ist und daß die die Membran einspannenden Flächenteile mit vorzugsweise kreisförmigen Nuten (50) und in diese eingreifenden Erhebungen (51) oder auch nur Nuten auf beiden oder einer Seite versehen sind.

17. Mikrophon nach Anspruch 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte (3) mit solcher Randhöhe in der Mikrophonfassung verschraubt ist, daß die bei Temperaturänderungen eintretenden Längenänderungen in dem über der Abklemmfläche liegenden Fassungsteil des Mikrophons (28) einerseits und in der Keramik (3) zwischen der Abklemmstelle und der Keramikoberfläche und den darauf befestigten Elektroden (2, 2') andererseits zusammen Änderungen im Abstand der Membran (i) von den Elektroden (2, 2') bewirken, die den sonst bei Temperaturänderungen eintretenden Frequenzgang gerade kompensieren.

18. Mikrophon nach Anspruch 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Membran (1) und den Elektroden (2, 2') eine einstellbare Gleichspannung liegt.

19. Mikrophon nach Anspruch 14 bis i8, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Isolierstück (3) für die Elektroden (2, 2') und Beläge (4, 4') eine möglichst niedrige Dielektrizitätskonstante besitzt.

20. Mikrophon nach Anspruch 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (2,2') derart geformt sind, daß ihr gegenseitiger Abstand in der Nähe der Membran (1) am kleinsten ist.

21. Mikrophon nach Anspruch 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die der Membran (1) gegenüberliegenden Elektroden (2, 2') über die Oberfläche verteilte Lufträume, z. B. senkrechte Bohrungen (60), aufweisen.

22. Mikrophon nach Anspruch 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sein Schutzdeckel (49) von einem Sieb (55) überdeckte Öffnungen (54) aufweist, von denen ein Teil, z. B. die in der Mitte liegenden, durch eine Abdeckplatte (59) abgedeckt sein können, die z. B. auf dem Sieb (55) befestigt sein kann.

23. Schwingungskreis und Kondensatormikrophon nach Anspruch 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammen mit den erforderlichen Batterien in einem röhrenförmigen Behälter untergebracht sind, an dessen einem Ende ein Einschaltknopf zur Einschaltung des Senders liegt, während das andere Ende eine isolierte Buchse zum Einstecken des Antennensteckers aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 5682 1.53