микрофон для высококачественного звукоприема
Классы МПК: | H04R1/20 устройства для получения требуемой частотной характеристики и(или) характеристики направленности |
Автор(ы): | Уваров Владимир Константинович, Смирнова Нина Андреевна |
Патентообладатель(и): | Уваров Владимир Константинович, Смирнова Нина Андреевна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1993-06-01 публикация патента:
20.03.1997 |
Использование: электроакустика. Сущность изобретения: микрофон содержит приемники звукового давления 1, 2, 3, первый и второй блоки вычитания 4, 5, первый и второй фильтры низких частот 6, 7 и сумматор 8. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Микрофон для высококачественного звукоприема, содержащий первый приемник звукового давления, приемник градиента звукового давления и сумматор, выход которого является выходом микрофона, отличающийся тем, что в него введены два фильтра низких частот и первый блок вычитания, а приемник градиента звукового давления выполнен в виде второго и третьего приемников звукового давления, выходы которых подключены соответственно к инвертирующему и неинвертирующему входам второго блока вычитания, причем выход первого приемника звукового давления подключен к инвертирующему входу первого блока вычитания, неинвертирующий вход которого связан с выходом третьего приемника звукового давления, а выход соединен с первым входом сумматора через первый фильтр низких частот, при этом выход второго блока вычитания подключен к второму входу сумматора через второй фильтр низких частот.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электроакустики и предназначено для высококачественного звукоприема в аппаратуре записи и воспроизведения звука. Известен микрофон с управляемой характеристикой направленности по патенту ФРГ N3102208, кл. H04R 1/40, 3/00, 1983, включающий два приемника градиента давления первого порядка, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Регулировка характеристики направленности осуществляется путем управления фазовыми соотношениями сигналов от обоих элементов. Недостатком данного микрофона является его техническая сложность и невоспроизводимость характеристик при серийном изготовлении. Наиболее близким аналогом к заявляемому является микрофон по а.с. N1695527, кл. H04R 1/20, 1991, содержащий приемник звукового давления, приемник градиента давления и сумматор, к двум входам которого подсоединены выходы приемников давления и градиента давления, а выход является выходом микрофона. Для повышения стабильности диаграммы направленности связь между приемником градиента давления и сумматором выполнена через введенный регулируемый блок компенсации, коэффициент передачи которого зависит от расстояния между микрофоном и источником звука и частоты. Недостатком этого микрофона является то, что стабилизация его характеристики направленности осуществляется в узком диапазоне частот, соответствующем малым значениям R/![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075061/955.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-2t.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075014/916.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
и величиной
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075014/916.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
-на выходе третьего
S3(t) S(t)cosX(t)
на выходе второго
s2(t) = S(t)cos[x(t)+
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
на выходе первого
s1(t) = S(t)cos[x(t)+
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
где
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-3t.gif)
где
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075061/955.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075042/969.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-4t.gif)
Сигнал на выходе второго блока вычитания
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-5t.gif)
где Kв2 коэффициент передачи второго вычитателя. При малых углах
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
При малых углах
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-6t.gif)
В последнем выражении очевидна прямая зависимость результата от частоты. Аналогично, сигнал на выходе первого блока вычитания
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-7t.gif)
а при малых
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-8t.gif)
Для устранения нежелательной зависимости от частоты результатов вычитания и одновременно для разделения диапазонов частот, в которых формируются полезные сигналы, на выходе каждого вычислителя включен фильтр первого порядка, коэффициенты передачи которых убывают в рабочих диапазонах частот пропорционально увеличению частоты. Таким образом, сигналы на выходе блоков вычитания могут быть записаны следующим образом:
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-9t.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-10t.gif)
Из вышеизложенного очевидно, что для нормальной работы должны выполняться следующие условия
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-11t.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-12t.gif)
таким образом
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-13t.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-14t.gif)
Сигнал на выходе сумматора
Sc SB1+SB2. Как известно,
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-15t.gif)
аналогично
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-16t.gif)
Группируя слагаемые, получим
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-17t.gif)
Пусть
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-18t.gif)
тогда
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075835/2075835-19t.gif)
На этом основании сигнал на выходе сумматора можно записать следующим образом:
sс= AS(t) sin
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
![микрофон для высококачественного звукоприема, патент № 2075835](/images/patents/397/2075002/981.gif)
Расчетным путем при заранее заданной погрешности линейности амплитудно-частотной характеристики заявляемого микрофона, в последнем выражении это множитель A, могут быть определены следующие технологические параметры: d31, d32, Kф1KB1, Kф2KB2 и граничные частоты фильтров.
Класс H04R1/20 устройства для получения требуемой частотной характеристики и(или) характеристики направленности