электростатические акустические системы и способы
| Классы МПК: | H04R19/02 громкоговорители |
| Автор(ы): | ТУОМИ Джеймс М. (US), ДЕ ХААН Хидде (NL), БИНИНГ Рональд (NL), БАСТИАЕНС Гастон (BE), ХОГСТРАТЕН Тон (NL) |
| Патентообладатель(и): | Транспарент Саунд Текнолоджи БИ.ВИ.,NL (NL) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2006-12-12 публикация патента:
20.01.2012 |
Изобретение относится к акустическим системам. Техническим результатом изобретения является возможность использовании одной диафрагмы для воспроизведения как высоких, так и низких частот. Описаны варианты осуществления электростатического громкоговорителя, имеющего первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму, при этом каждый из статоров и диафрагма имеют электропроводящий участок, проводящие участки первых статоров электрически связаны друг с другом, проводящие участки вторых статоров электрически связаны друг с другом, а проводящие участки диафрагм электрически изолированы друг от друга. Первые статоры и вторые статоры могут быть установлены наклонно по отношению друг к другу, чтобы обеспечить значительно большее расстояние между статорами первого из громкоговорителей, чем между статорами второго из громкоговорителей. 7 з.п. ф-лы, 42 ил., 1 табл. 
Формула изобретения
1. Электростатическая акустическая система, включающая:
множество электростатических громкоговорителей, каждый из которых включает:
первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму, каждый из статоров и диафрагма имеют электропроводящий участок, при этом:
проводящие участки первых статоров электрически связаны друг с другом, проводящие участки вторых статоров электрически связаны друг с другом, и проводящие участки диафрагм электрически изолированы друг от друга, площадь поверхности проводящего участка диафрагмы первого из множества громкоговорителей значительно превышает площадь поверхности проводящего участка диафрагмы второго из множества громкоговорителей, за счет чего первый и второй громкоговорители рассчитаны на различные первый и второй частотные диапазоны каждый соответственно, при этом первый частотный диапазон является более низким, чем второй частотный диапазон, все первые статоры громкоговорителей являются областями общего первого статора всех громкоговорителей, все вторые статоры громкоговорителей являются областями общего второго статора всех громкоговорителей, а проводящие участки диафрагм являются областями общей диафрагмы всех громкоговорителей, при этом общий первый статор и общий второй статор установлены наклонно по отношению друг к другу, чтобы обеспечить значительно большее расстояние между статорами первого из громкоговорителей, чем между статорами второго из громкоговорителей.
2. Электростатическая акустическая система по п.1, в которой расстояние между первым и вторым статорами первого из громкоговорителей превышает расстояние между первым и вторым статорами второго из громкоговорителей.
3. Электростатическая акустическая система по п.2, дополнительно включающая:
источник постоянного тока высокого напряжения, имеющий положительный потенциал относительно опорного узла, который электрически связан с проводящими участками первых статоров, и отрицательный потенциал относительно опорного узла, который электрически связан с проводящими участками вторых статоров, и отдельный путь прохождения звуковых сигналов, связанный с каждой диафрагмой, при этом каждый отдельный путь прохождения звуковых сигналов электрически связан с проводящим участком соответствующей диафрагмы и относительно опорного узла.
4. Электростатическая акустическая система по п.3, в которой каждый отдельный путь прохождения звуковых сигналов включает отдельный повышающий трансформатор.
5. Электростатическая акустическая система по п.4, в которой каждый повышающий трансформатор имеет характеристику, выбранную для частотного диапазона, связанного с соответствующим громкоговорителем.
6. Электростатическая акустическая система по п.4, дополнительно включающая резистор, расположенный последовательно с обмоткой повышающего трансформатора, связанного с первым из громкоговорителей, при этом паразитная емкость электропроводящего участка диафрагмы первого из громкоговорителей по отношению к соответствующим статорам, которую отражает повышающий трансформатор, взаимодействует с резистором и образует фильтр нижних частот.
7. Электростатическая акустическая система по п.4, дополнительно включающая резистор, расположенный параллельно обмотке повышающего трансформатора, связанного со вторым из громкоговорителей, при этом уменьшается паразитная емкость электропроводящего участка диафрагмы второго из громкоговорителей по отношению к соответствующим статорам, которую отражает повышающий трансформатор, за счет чего уменьшается ослабление высоких частот.
8. Электростатическая акустическая система по п.3, в которой отдельный путь прохождения звуковых сигналов, связанный с первым из громкоговорителей, включает фильтр нижних частот, а отдельный путь прохождения звуковых сигналов, связанный со вторым из громкоговорителей, включает фильтр верхних частот.
Описание изобретения к патенту
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к акустическим системам, более точно к электростатическим акустическим системам и способам.
Предпосылки создания изобретения
Электростатические громкоговорители и соответствующие усовершенствования описаны в докладе "Final Inverter Technology( ) for Electrostatic Speakers" на сайте http://www.finalsound.com/downloads/WP-Inverter0905.pdf. компании Final Sound Solutions B.V., являющейся филиалом правопреемника настоящей заявки. Упомянутый документ приложен к предварительной патентной заявке США 60/811951, поданной 8 июня 2006 г., и является ее частью Кроме того, усовершенствования описаны в патенте США 7054456 "InverteDly driven electrostatic speaker", выданном на имя Maarten Smits и Hidde W. de Haan. Данный патент также включен в настоящую заявку в порядке ссылки.
Краткое изложение сущности изобретения
В первом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система, имеющая множество электростатических громкоговорителей Каждый электростатический громкоговоритель включает первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеют электропроводящий участок. Проводящие участки первых статоров электрически связаны друг с другом, проводящие участки вторых статоров электрически связаны друг с другом, а проводящие участки диафрагм электрически изолированы друг от друга. В одном из дополнительных вариантов осуществления площадь поверхности проводящего участка диафрагмы первого из громкоговорителей значительно превышает площадь поверхности проводящего участка диафрагмы второго из громкоговорителей, за счет чего первый и второй громкоговорители рассчитаны на различные первый и второй частотные диапазоны каждый, соответственно. Первый диапазон включает более низкие частоты, чем второй частотный диапазон.
В одном из дополнительных вариантов осуществления первый и второй статоры первого из громкоговорителей разнесены на большее расстояние, чем первый и второй статоры второго из громкоговорителей. За счет большего расстояния увеличивается амплитуда сигналов, а за счет небольшого расстояния между статорами второго из громкоговорителей обеспечивается относительно более высокая чувствительность.
В еще одном дополнительном варианте осуществления все первые статоры громкоговорителей являются областями общего первого статора всех громкоговорителей, все вторые статоры громкоговорителей являются областями общего второго статора всех громкоговорителей, а проводящие участки диафрагм являются областями общей диафрагмы всех громкоговорителей.
В одном из дополнительных вариантов осуществления пара проводящих участков общей диафрагмы имеет общую непроводящую границу, между общим первым статором и общей диафрагмой и между общим вторым статором и общей диафрагмой расположена, по меньшей мере, одна распорка, а с непроводящей границей не совпадает ни одна распорка.
Общий первый статор и общий второй статор необязательно установлены наклонно по отношению друг к другу, чтобы обеспечить значительно большее расстояние между статорами первого из громкоговорителей, чем между статорами второго из громкоговорителей. В другом взаимосвязанном варианте осуществления акустическая система дополнительно включает источник постоянного тока высокого напряжения, имеющий положительный потенциал относительно опорного узла, который электрически связан с проводящими участками первых статоров, и отрицательный потенциал относительно опорного узла, который электрически связан с проводящими участками вторых статоров. Акустическая система также включает отдельный путь прохождения звуковых сигналов, связанный с каждой диафрагмой. Каждый отдельный путь прохождения звуковых сигналов электрически связан с проводящим участком соответствующей диафрагмы и относительно опорного узла. Каждый отдельный путь прохождения звуковых сигналов необязательно включает отдельный повышающий трансформатор, характеристики которого могут быть выбраны для отличающегося частотного диапазона. Также необязательно может быть предусмотрен резистор, расположенный последовательно с обмоткой, по меньшей мере, одного из повышающих трансформаторов, при этом паразитная емкость электропроводящего участка диафрагмы, связанная с повышающим трансформатором, по отношению к соответствующим статорам, которую отражает повышающий трансформатор, взаимодействует с резистором и образует фильтр нижних частот. Также необязательно может быть предусмотрен резистор, расположенный параллельно обмотке, по меньшей мере, одного из повышающих трансформаторов, при этом уменьшается паразитная емкость электропроводящего участка диафрагмы, связанного с повышающим трансформатором, по отношению к соответствующим статорам, которую отражает повышающий трансформатор, за счет чего уменьшается ослабление высоких частот. В более общем случае один из отдельных путей прохождения звуковых сигналов может необязательно включать фильтр нижних частот, а другой из путей прохождения звуковых сигналов может включать фильтр верхних частот.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система, включающая, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий пару статоров и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Кроме того, система включает источник постоянного тока высокого напряжения, связанный, по меньшей мере, с одним громкоговорителем, для смещения диафрагмы относительно статоров, звуковой вход для приема звукового сигнала, связанный по меньшей мере с одним громкоговорителем, для приведения диафрагмы в движение с целью генерации звука и схему защиты по постоянному току, способную блокировать источник постоянного тока высокого напряжения, если какой-либо электрический параметр удовлетворяет заданному критерию. В одном из вариантов осуществления параметром является ток, протекающий через источник высокого напряжения, а критерием является пороговое значение. В другом варианте осуществления параметром является мощность, генерируемая источником высокого напряжения, а критерием является пороговое значение. В еще одном варианте осуществления параметром является отсутствие звукового сигнала, превышающего порог обнаружения, на звуковом входе, а критерием является такое отсутствие в течение заданного периода времени. В еще одном варианте осуществления параметром является уровень звукового сигнала на звуковом входе, а критерием является ограничение по перегрузке
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система, включающая, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий пару статоров и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Система также включает источник постоянного тока высокого напряжения, связанный, по меньшей мере, с одним громкоговорителем для смещения диафрагмы относительно статоров, звуковой вход для приема звукового сигнала, связанный по меньшей мере с одним громкоговорителем, для приведения диафрагмы в движение с целью генерации звука и звуковую схема защиты, способную блокировать связь звукового входа по меньшей мере с одним громкоговорителем, если уровень звукового сигнала на звуковом входе превысит заданный предел.
Как описанный выше вариант осуществления с использованием звуковой схемы защиты, так и ранее рассмотренные варианты осуществления с использованием схемы защиты по постоянному току могут быть необязательно реализованы на базе микропроцессора, выполняющего команды генерирования сигнала, который используют для приведения в действие защиты с целью отпирания источника высокого напряжения или для блокирования звукового входа в зависимости от обстоятельств Кроме того, все такие защитные функции могут быть реализованы совместно. Данные варианты осуществления также распространяются на дополнительный вариант осуществления, в котором источник постоянного тока высокого напряжения имеет положительный потенциал относительно опорного узла, связанный с одним из статоров, и отрицательный потенциал, относительно опорного узла, связанный с другим статором, а звуковой вход связан с диафрагмой относительно опорного узла.
В другом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система. Акустическая система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и, второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Диафрагма дополнительно включает высокопроводящую полосу, которая выполнена методом печати вдоль границы электропроводящего участка диафрагмы. В дополнительном взаимосвязанном варианте осуществления полосу включает серебро.
В другом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система, включающая, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров имеет электропроводящий участок, диафрагма имеет две стороны и отличающийся электропроводящий участок с каждой стороны. Кроме того, проводящий участок на первой стороне связан со звуковым входом для приема звукового сигнала, а проводящий участок на второй стороне используют для генерации сигнала, отображающего положение диафрагмы.
В другом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система, включающая, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Электропроводящий участок диафрагмы выполнен путем печатания на диафрагме проводящих чернил с частицами пигмента, мелкораспыленными в термопластичной смоле. Проводящий участок диафрагмы также имеет защитное покрытие. Проводящими чернилами необязательно являются чернила Lumidag EL-016. Также необязательно защитным покрытием является полихлорвиниловая пленка, нанесенная методом печатания без увлажнения, или акриловая пленка, нанесенная методом печатания без увлажнения. Проводящие чернила также необязательно включают наночастицы оксида олова и сурьмы или обоих оксидов в акриловом связующем, термоотверждаемом и отверждаемом под действием ультрафиолетового излучения.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. В данном варианте осуществления каждый статор со сквозными отверстиями в нем выполнен на листе пластика, изготовленном литьем под давлением. Каждый статор необязательно является многослойным, и в этом случае каждый слой изготавливают литьем под давлением, а один из таких слоев является проводящим. Также необязательно каждый статор включает слой, которым покрыт его электропроводящий участок, при этом такой слой нанесен путем напыления порошкового покрытия с двойным отверждением. В качестве альтернативы, каждый статор включает покрытие Paryiene. В качестве альтернативы каждый статор включает покрытие из черной паяльной маски с двойным отверждением.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. В данном варианте осуществления статоры имеют сквозные отверстия с определенной локальной плотностью расположения, при этом локальную плотность расположения отверстий в одном или обоих статорах варьируют таким образом, что обеспечить желаемую степень демпфирования перемещения диафрагмы в области меньшей плотности расположения отверстий.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. В данном варианте осуществления система также включает корпус схемы возбуждения, расположенный вблизи средней точки размера громкоговорителя по длине, и опору для установки системы, связанную с корпусом схемы возбуждения.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. В данном варианте осуществления система также включает первый и второй набор периферийных распорок, расположенных по окружности электропроводящего участка диафрагмы между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно. Система дополнительно включает первый и второй наборы внутренних распорок, расположенных вдоль внутренней области диафрагмы между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно, при этом внутренние распорки обладают большей податливостью, чем периферийные распорки.
В одном из дополнительных вариантов осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Система также включает первый и второй наборы распорок, расположенных между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно. Каждая из первых и вторых распорок включает первый участок, имеющий первый модуль жесткости, и второй участок, имеющий второй модуль жесткости, меньший, чем первый модуль жесткости. Первый и второй участки каждой распорки необязательно расположены друг над другом между соответствующим статором и диафрагмой, за счет чего первый участок каждой распорки примыкает к соответствующему статору, а второй участок каждой распорки примыкает к диафрагме.
В другом варианте осуществления первый и второй участки каждой распорки примыкают друг к другу, за счет чего первый и второй участки каждой распорки примыкают к диафрагме. В дополнительном варианте осуществления предыдущих вариантов осуществления каждая распорка дополнительно включает третий участок, имеющий модуль жесткости в интервале между первым и вторым модулями жесткости.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. В данном варианте осуществления система дополнительно включает первый и второй наборы распорок, расположенных между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно. Каждая из первых и вторых распорок имеет противолежащие первую и вторую поверхности и модуль жесткости, который непрерывно меняется от первой поверхности ко второй поверхности.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок, а диафрагма образует плоскость. Система согласно данному варианту осуществления дополнительно включает первый и второй наборы распорок, расположенных между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно. По обе стороны продольной плоскости, лежащей поперечно плоскости диафрагмы, напротив друг друга расположена пара первых распорок. По обе стороны той же продольной плоскости напротив друг друга дополнительно расположена пара вторых распорок. Наконец, противоположные распорки в каждой паре расположены наклонно по отношению друг к другу.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает, по меньшей мере, один электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок, а диафрагма образует плоскость. В данном варианте осуществления первый и второй наборы распорок расположены между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно, при этом по меньшей мере одна распорка из первого и второго наборов распорок является нелинейной.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает множество многоярусных электростатических громкоговорителей. Каждый громкоговоритель имеет первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок, а каждый статор необязательно выполнен из литого под давлением пластика. Система также включает источник постоянного тока высокого напряжения, имеющий положительный потенциал относительно опорного узла, связанный с первыми статорами, и отрицательный потенциал относительно опорного узла, связанный со вторыми статорами, а каждая диафрагма связана со звуковым входом относительно опорного узла. В дополнительном взаимосвязанном варианте осуществления каждый громкоговоритель включает первый и второй наборы распорок между диафрагмой и первым и вторым статорами, соответственно, при этом наборы распорок расставлены таким образом, чтобы находиться в отличающихся относительных положениях соседних громкоговорителей многоярусной конструкции.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок, и такой громкоговоритель имеет переднюю и заднюю поверхности, через которые выходит звук. Система дополнительно включает усилитель, связанный, по меньшей мере, с одним громкоговорителем. Усилитель включает компенсирующую схему для ослабления артефактов воспроизведения звука по меньшей мере одним громкоговорителем, при этом такие артефакты включают эффекты взаимного уничтожения фаз, вызываемые отражением от стен звука, выходящего через заднюю поверхность громкоговорителя.
В другом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает пару электростатических громкоговорителей. Каждый громкоговоритель имеет первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Каждый громкоговоритель имеет достаточный размер по длине, чтобы действовать в качестве источника звука линейной антенной решетки из симметричных вибраторов. Система дополнительно включает пару усилителей. Каждый усилитель связан с отдельным громкоговорителем и включает компенсирующую схему, обеспечивающую функцию передачи на головные телефоны, за счет чего пара громкоговорителей обеспечивает объемный звук высшего качества. В одном из дополнительных вариантов осуществления каждый громкоговоритель имеет множество элементов, каждый из которых имеет первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму, при этом статоры и диафрагма имеют проводящие участки. Проводящие участки первых статоров связаны друг с другом, проводящие участки вторых статоров связаны друг с другом, а проводящие участки диафрагм электрически изолированы друг от друга. Площадь поверхности проводящего участка диафрагмы первого из громкоговорителей значительно превышает площадь поверхности проводящего участка диафрагмы второго из громкоговорителей, за счет чего первый и второй громкоговорители рассчитаны на различные первый и второй частотные диапазоны каждый, соответственно, при этом первый диапазон включает более низкие частоты второй частотный диапазон.
В другом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Система дополнительно включает модулятор класса D, выход которого через резистор связан с электростатическим громкоговорителем, за счет чего паразитная емкость громкоговорителя в сочетании с резистором обеспечивает фильтрацию нижних частот выхода модулятора. В альтернативном варианте осуществления выход модулятора класса D связан с электростатическим громкоговорителем, а система включает детектор положения диафрагмы, связанный с диафрагмой, и генерирующий выходной сигнал, отображающий положение диафрагмы, при этом выходной сигнал поступает в модулятор. Система необязательно включает цифровой процессор сигналов, связанный с модулятором, при этом выходной сигнал детектора положения диафрагмы поступает в цифровой процессор сигналов. Громкоговоритель также необязательно является одним из множества громкоговорителей, каждый из которых рассчитан на отличающийся частотный диапазон. Цифровой процессор сигналов обеспечивает полосовую фильтрацию, соответствующую частотному диапазону громкоговорителя. Громкоговоритель также необязательно имеет переднюю и заднюю поверхность, через которую распространяется звук, а цифровой процессор сигналов ослабляет артефакты воспроизведения звука громкоговорителем, при этом такие артефакты включают эффекты взаимного уничтожения фаз, вызываемые отражением от стен звука, выходящего через заднюю поверхность громкоговорителя. В дополнительном взаимосвязанном варианте осуществления может использоваться фильтр верхних частот, расположенный между детектором положения диафрагмы и диафрагмой. В дополнительном взаимосвязанном варианте осуществления также может использоваться генератор колебаний, который работает на частоте, превышающей диапазон слышимости, связан с диафрагмой и генерирует сигнал, модулируемый путем изменения внутренней емкости громкоговорителя. В еще одном дополнительном варианте осуществления диафрагма может иметь две стороны с отличающимся электропроводящим участком на каждой стороне, при этом проводящий участок на первой стороне связан с выходом модулятора класса D для приема звукового сигнала, а проводящий участок на второй стороне связан с генератором колебаний и детектором положения диафрагмы.
В другом варианте осуществления изобретения предложена электростатическая акустическая система. Система включает электростатический громкоговоритель, имеющий первый и второй статоры и расположенную между ними диафрагму. Каждый из статоров и диафрагма имеет электропроводящий участок. Система дополнительно включает модулятор класса D, работающий на частоте модуляции, при этом его выход через трансформатор, работающий на частоте модуляции, связан с электростатическим громкоговорителем, за счет чего трансформатор необязательно должен иметь характеристики трансформаторов звуковой частоты.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показано увеличенное поперечное сечение варианта осуществления настоящего изобретения, в котором электростатический громкоговоритель имеет два различных отделения для раздельного воспроизведения высокочастотного звука и низкочастотного звука,
на фиг.2-6 показаны размеры компонентов электростатического громкоговорителя, изготовленного согласно принципам, описанным со ссылкой на фиг.1,
на фиг.2 показан вид спереди электростатического громкоговорителя согласно одному из вариантов осуществления, проиллюстрированному на фиг.1,
на фиг.3 показан вид спереди правого и левого парных электростатических громкоговорителей, при этом размеры правого громкоговорителя показаны на фиг.2,
на фиг.4 показано горизонтальное поперечное сечение правого громкоговорителя, проиллюстрированного на фиг.2, в целом подобное поперечному сечению, показанному на фиг.1,
на фиг.5 показаны детали фиг.4, обозначенные буквами А, В, С, D и Е,
на фиг.6 показан вид спереди диафрагмы левого электростатического громкоговорителя, которая зеркально симметрична диафрагме правого электростатического громкоговорителя,
на фиг.7 показан увеличенный вид в поперечном разрезе варианта осуществления диафрагмы согласно настоящему изобретению,
на фиг.8 проиллюстрирован другой вариант осуществления диафрагмы согласно настоящему изобретению и показано поперечное сечение, а также вид спереди,
на фиг.9 показан вид в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения, в котором схема возбуждения общего типа, проиллюстрированная (например) на фиг.25-27, помещается в корпусе в основании и с задней стороны электростатического громкоговорителя конструкции, подобной показанной на фиг.1-6,
на фиг.10 показаны два вида в перспективе взаимосвязанного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором схема возбуждения помещается в корпусе с задней стороны электростатического громкоговорителя конструкции, подобной показанной на фиг.1-6, при этом корпус расположен по центру длинной стороны громкоговорителя,
на фиг.11-17 показаны поперечные сечения различных вариантов выполнения распорок согласно вариантам осуществления настоящего изобретения для применения в системе, показанной на фиг.1, или с параллельными статорами,
на фиг.18 показан вариант выполнения распорки с использованием соседних жестких и мягких участков согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения,
на фиг.19 и 20 показано применение непараллельных и нелинейных распорок, соответственно, согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения,
на фиг.21-24 показано поперечное сечение расстановок статоров параллельно диафрагме с меньшим расстоянием между статорами на высокочастотных участках системы,
на фиг.25-27 показана принципиальная схема согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения для приведения в действие громкоговорителя согласно одному из вариантов осуществления проиллюстрированного выше типа,
на фиг.28-29 показана другая схема согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения с функциональными возможностями, подобными показанным на схеме, проиллюстрированной на фиг.25-27,
на фиг.30-34 показана схема согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, на которой защитные характеристики, описанные со ссылкой на фиг.25-27 и 28-29, реализованы с помощью микропроцессора,
на фиг.35-37 показано поперечные сечения многоярусных конструкций из двух или более электростатических громкоговорителей (панелей) согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения,
на фиг.38-40 показаны электронные компенсирующие расстановки согласно дополнительным вариантам осуществления настоящего изобретения,
на фиг.41 проиллюстрирован известный из уровня техники усилитель класса D,
на фиг.42 проиллюстрирован усилитель класса D, объединенный с электростатическим громкоговорителем согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание конкретных вариантов осуществления
В настоящую заявку в порядке ссылки включено содержание предварительной патентной заявки США 60/811951 "Electrostatic Speaker Systems and Methods", поданной 8 июня 2006 г. (далее - предварительная заявка).
В настоящей заявке среди прочего описаны усовершенствования электростатических акустических систем описанного в указанных выше документах типа.
Геометрия диафрагмы и статоров.
На фиг.1 показано увеличенное поперечное сечение варианта осуществления настоящего изобретения, в котором электростатический громкоговоритель имеет два различных отделения для раздельного воспроизведения высокочастотного звука и низкочастотного звука. Между передним статором 13 и задним статором 14 установлена диафрагма 11. (Термином "статор" обозначены неподвижные статоры, а термином "диафрагма" обозначен подвижный элемент, помещающийся между статорами). Статоры разнесены на определенное расстояние друг от друга с помощью распорок 12а, 12b, 12с, 12d и 12е. Как показано на фиг.1, статоры (а также статоры и диафрагма) в левом отделении разнесены распорками 12а и 12b на большее расстояние, чем в правом отделении распорками 12d и 12е. (Разница в расстоянии преувеличена в целях иллюстрации). Диафрагма поделена на две или более отличающихся электропроводящих области, первую область 11a (между распорками 12d и 12е) и вторую область 11b (между распорками 12d и 12а). Каждая область 11а и 11b электрически изолирована друг от друга (Каждая область также может быть необязательно физически ограничена таким образом, чтобы перемещение одной области не сказывалось на перемещении другой области, либо диафрагма 11 может быть поделена на физически разделенные участки). Первая область управляется звуковым сигналом, проходящим через фильтр верхних частот, для ослабления низкочастотных составляющих, а вторая область управляется звуковым сигналом, проходящим через фильтр нижних частот, для ослабления высокочастотных составляющих.
Данная геометрия среди прочего позволяет использовать устройство, состоящее из большой диафрагмы и статоров для обработки как высоких, так и низких частот. Обычно большая диафрагма несовместима с воспроизведением высоких частот, поскольку получаемая характеристика излучения является узкосфокусированной, тогда как большая диафрагма важна для обеспечения значительного звукового излучения на низких частотах. В данном случае большая диафрагма может использоваться как для высоких, так и низких частот, поскольку она фактически поделена на различные отделения для высоко- и низкочастотных диапазонов. Соответственно, область высоких частот диафрагмы может быть сконструирована в виде узкой зоны, проходящей по длине громкоговорителя в сборе; узкая зона обеспечивает существенно более широкий угол дисперсии высоких частот, чем в случае, если бы для высокочастотных составляющих использовалась вся диафрагма. Поскольку в случае стандартных звуковых сигналов с заданным уровнем излучения для воспроизведения высокочастотных составляющих требуется относительно меньшее перемещение диафрагмы, чем для воспроизведения высокочастотных составляющих, при показанной геометрии статора расстояние между статором и диафрагмой в первой области, обрабатывающей высокочастотный звук, меньше, чем во второй области, обрабатывающей низкочастотный звук. Кроме того, за счет рассмотренной выше более компактной поперечной геометрии первого отделения можно использовать звуковой сигнал меньшей мощности для обработки высокочастотного звука в этом отделении.
На фиг.2-6 показаны размеры компонентов электростатического громкоговорителя, изготовленного согласно принципам, описанным со ссылкой на фиг.1. На фиг.3 показан вид спереди правого и левого парных электростатических громкоговорителей, при этом размеры правого громкоговорителя показаны на фиг.2. На фиг.4 показано горизонтальное поперечное сечение правого громкоговорителя, проиллюстрированного на фиг.2, в целом подобное поперечному сечению, показанному на фиг.1. На фиг.5 показаны детали фиг.4, обозначенные буквами А, В, С, D и Е. На фиг.6 показан вид спереди статора левого электростатического громкоговорителя, который зеркально симметричен статору правого электростатического громкоговорителя.
Как показано на данных чертежах, распорка (позиция 12d на фиг.1, позиция D на фиг.4) установлена таким образом, что она совпадает с непроводящей частью диафрагмы, расположенной между двумя проводящими областями диафрагмы. Вместе с тем, не всегда необходимо или желательно, чтобы распорка совпадала с границей между двумя проводящими областями диафрагмы. Согласно другому варианту осуществления изобретения диафрагма включает, по меньшей мере, две отличающиеся проводящие области, разделенные непроводящей границей, при этом каждая проводящая область обрабатывает отличающийся частотный диапазон. Например, по всей длине диафрагмы может проходить узкая проводящая зона диафрагмы, такая как показана на фиг.1, для обработки высоких частот. Диафрагма согласно данному варианту осуществления установлена между статорами без распорки, совпадающей с непроводящей границей. Иными словами, в данном варианте осуществления отсутствует распорка 12d, показанная на фиг.1. За счет такой конструкции высокочастотная часть диафрагмы занимает только участок пространства между предусмотренными местами установки (соответствующими местам установки 12с и 12е на фиг.1), при этом энергия высокочастотного звука по-прежнему локализована в высокочастотном отделении диафрагмы, несмотря на то, что в большую часть пространства поступает энергия средне- и низкочастотных составляющих.
За исключением случаев, когда из контекста следует иное, расстояния на фиг.2-6 показаны в миллиметрах. Так, исходя из чертежей, следует, что громкоговорители имеют размер по вертикали порядка 2000 мм или 2 метров. Это - большие громкоговорители, но по рассмотренным выше причинам их конструкция позволяет им воспроизводить как высокие, так и низкие частоты.
Используемые на фиг.2-6 надписи приведены далее в таблице.
| № | Название | Материал | Размеры |
| 01 | Габарит (верх/низ) | Forex 6 мм | |
| 02 | Габарит (верх/низ) | Forex 6 мм | |
| 03 | Габарит (длина) | Forex 6 мм | |
| 04 | Статорная панель | Сталь ST 13 | |
| 05 | Диафрагма | Майлар тип А | |
| 06 | Малая распорка | ПВХ 1,5 мм | |
| 07 | Большая распорка | ПВХ 2 мм | |
| 08 | |||
| 09 | |||
| 10 | Кабельный статор | Pink | |
| 11 | Серебряная проволока | Серебро | Диаметр = 0,2 мм; общая длина = 2980 мм |
| 12 | Лента | | 18×7×0,03 мм |
| 13 | |||
| 14 | Лента | 3MVHB9473 | 0,25×12 мм; общая длина 3592 Т |
| 15 | Трубка (стягиваемая) | Полиолефин | 0,25; длина = 100 мм |
| 16 | Средняя распорка | ПВХ 1,5 мм | |
| 17 | |||
| 18 | Габарит(длина) | Forex 6 мм |
Хотя в рассмотренном выше варианте осуществления описан громкоговоритель, имеющий два отделения, каждый для отличающегося частотного диапазона, в объем настоящего изобретения входит электростатический громкоговоритель, имеющий более двух отделений, каждый для отличающегося частотного диапазона, при этом каждой отделение имеет отдельный полосовой фильтр. За счет использования трех или более отделений, обеспечиваются дополнительные преимущества, хотя и за счет усложнения, включая, например, необходимость в большем числе полосовых фильтров.
Различные отделения могут располагаться вблизи друг друга или в любом порядке. Тем не менее, в одном из вариантов осуществления различные отделения расположены в порядке возрастания полос частот, на которые рассчитаны отделения, за счет чего в случае двух громкоговорителей образуется зеркальная структура для создания области объемного звучания. Дополнительным преимуществом такого расположения является возможность применения последовательно уменьшающегося расстояния между статором и диафрагмой в отделениях для последовательно возрастающих полос частот, как это описаны ранее. Не исключены другие варианты, такие как размещение различных отделений на плоскости по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Материалы для диафрагмы и статоров
На фиг.7 показан увеличенный вид в поперечном разрезе варианта осуществления диафрагмы согласно настоящему изобретению. Материалом 70 основы является Майлар(R), двуосно-ориентированная полиэтилентерефталатная полиэфирная пленка (ВОРЕТ) толщиной 4-12 µ, производимая компанией DuPont Teijin Films (Хопвелл, штат Виргиния, США, тел. (800) 635-4639). Тем не менее также могут использоваться изолирующие подложки из материалов других наименований (например, Тогау) и типов, таких как полифениленсульфид (PPS). Было обнаружено, что для нанесения проводящего слоя 72 на пленку может использовать метод печатания с использованием чернил Acheson (производства компании Acheson Industries, Порт-Гурон, штат Мичиган, США и Схеемда, Нидерланды) сорта Lumidag EL-016, смешанных с наполнителем 85/15. Lumidag EL-016 представляют собой чернила с частицами проводящего пигмента, мелкораспыленными в термопластичной смоле. Методом печатания без увлажнения наносят пленку толщиной около 3-4 µ, и высушивают ее при температуре около 105°С. Могут также использоваться другие проводящие материалы, такие как чернила, включающие наночастицы оксида олова и сурьмы в акриловом связующем, для получения слоя толщиной приблизительно 2 микрона; связующим может являться термоотверждаемое и отверждаемое под действием ультрафиолетового излучения связующее. В процессе применения такое связующее сначала термоотверждают, затем отверждают с помощью ультрафиолетового излучения, при этом отверждение связующего может быть достигнуто, например, при температуре уже 80°С. За счет применения материала с двойным отверждением в данных условиях можно осуществлять высокоскоростное печатание при относительно низкой температуре.
После этого наносят защитное покрытие 73. Это покрытие электрически изолирует проводящее покрытие и защищает его от влаги и микроискр. Покрытие может быть нанесено методом печатания без увлажнения пленки из ПВХ или акрила толщиной около 1,5 или 2 µ. Покрытие сушат при температуре менее примерно 105°С. В качестве альтернативы, используют акриловые чернила с двойным отверждением, которые наносят при температуре 80°С. К диафрагме прикрепляют проводящий вывод таким образом, чтобы он находился в электрическом контакте с проводящим слоем. Например, в проводящий слой может быть запрессована серебряная проволока 71.
Как показано на фиг.8В, в качестве альтернативы в другом варианте осуществления настоящего изобретения вместо серебряной проволоки может применяться печатная полоса 81 из высокопроводящих чернил или композиции серебра и угля, такая как РР410 для низкоскоростной трафаретной печати или РМ460А для высокоскоростной флексографии, в обоих случаях производства компании Acheson Industries, Порт-Гурон, штат Мичиган, США и Схеемда, Нидерланды). В левой части фиг.8 показано поперечное сечение диафрагмы, а в правой части вид сверху печатного станка для нанесения покрытия на диафрагму. Чернильную полосу 81 наносят поверх проводящего слоя 72, показанного на фиг.1, вдоль краев диафрагмы и используют для обеспечения хорошего электрического контакта с проводящим слоем 72. В данном случае в ходе стандартного процесса ротационной трафаретной печати может наноситься серебряная чернильная полоса. В альтернативном низкоскоростном варианте скорость печатания обычно составляет 4 м/мин, температура 105°С, а в высокоскоростном варианте - 15 м/мин и 80°С.
В описанном выше процессе один слой проводящего материала наносят на изолирующую подложку. В другом варианте осуществления настоящего изобретения проводящий слой также может быть нанесен на обе стороны подложки 70. Затем между проводящими слоями и источником сигнала может быть установлен взаимный электрический контакт с целью обеспечения большей геометрической симметрии акустической системы. Вместе с тем, в качестве рабочего слоя также может использоваться только один из проводящих слоев, а второй слой может использоваться в целях контроля. Одной из таких целей может являться генерация сигнала, отображающего положение диафрагмы.
Поскольку громкоговоритель разделен на несколько отделений для различных частотных диапазонов, проводящий слой, нанесенный на одну или обе стороны изолирующей подложки диафрагмы, может быть разделен на различные электрические отделения с целью обеспечения необходимого электрического разделения (изоляции) диафрагмы на несколько соответствующих отделений. Следовательно, покрытие может быть нанесено только на ту часть изолирующей подложки с обеих сторон, которая образует высокочастотное отделение, поскольку из-за меньшего расстояния между статорами и диафрагмой более важной является симметрия.
Статоры (статорные панели), указанные в таблице 1, изготовлены из перфорированной стали. Статоры могут быть покрыты любым применимым материалом, обеспечивающим электрическую изоляцию, для их защиты от окисления и/или придания громкоговорителю желаемого цвета. Например, статоры покрывают наносимым путем распыления или (предпочтительно) порошковым покрытием (таким как полиамид RILSAN(R) производства компании Atotech, Берлин, ФРГ) толщиной 450-500 µ. Было обнаружено, что вместо полиамида RILSAN(R) может использоваться соответствующая функциональная эпоксидная полиэфирная смола производства компании AKZO Nobel - France (AKZO Nobel Powder Coatings, ZI de la Gaudree BP67,91416 Дурдан, Франция). Авторы усовершенствовали материал путем добавления 2% углеродной сажи с целью обеспечения достаточной проводимости покрытия, чтобы в процессе применения статор (среди прочего) воздействовал статическим зарядом на наружную поверхность покрытия.
В еще одном варианте осуществления используется порошковое покрытие с двойным отверждением (данный термин в настоящем описании означает ИК-отверждение плюс УФ-отверждение). Такое порошковое покрытие может иметь очень малую толщину, например, 150-200 µ, за счет чего чувствительность электростатического громкоговорителя увеличивается примерно на 2 дБ по сравнению со стандартными электростатическими громкоговорителями, известными из уровня техники. Кроме того, за счет применения порошкового покрытия громкоговорители способны выдерживать более высокое напряжение статоров, чем известные из уровня техники электростатические громкоговорители. Порошковое покрытие с двойным отверждением также может применяться в других элементах помимо статоров, например, в качестве материала печатных плат (РСВ). При использовании данных материалов статор, на который нанесен такой материала, обычно подвергают горячей сушке при температуре 90°С и УФ-отверждению в течение, например, от 5 до 10 секунд. Дополнительная информация, касающаяся таких процессов, доступна на сайте http:/www.dsm.com/en_US/downloads/dcr/UV_Cure_PC_Resins.pdf, который в порядке ссылки включен в настоящее описание. Этот материал обычно применяется в качестве экологического покрытия, когда желательно обеспечить высокую диэлектрическую прочность.
В качестве альтернативы статоры изготавливают из усиленного стекловолокном эпоксидного листа или любого другого материала для печатных плат. Усиленный стекловолокном эпоксидный лист является менее дорогостоящим в изготовлении и меньше весит, чем сталь, а также не подвержен коррозии. Кроме того, усиленный стекловолокном эпоксидный лист сам является изолятором. Тем не мене, по меньшей мере участки пластикового статора должны быть выполнены электропроводящими. В одном из вариантов осуществления после изготовления платы с проводящим слоем в ней проделывают отверстия или пробивают перфорации. Проводящий слой, которым может являться листовой металл или другой применимый материал, необязательно должен быть достаточно толстым, чтобы не провисать, поскольку литые под давлением пластики обеспечивают достаточную механическую жесткость. Листовой металл лишь должен быть достаточно толстым для обеспечения проводящего слоя поверх статора или по меньшей мере на участке статора. В отличие от этого статор из перфорированной стали обычно является достаточно толстым, чтобы не провисать в процессе обычного применения, не скручиваясь и не складываясь. Если тонкий листовой металл поместить на наружную поверхность пластика, на листовой металл может быть нанесено порошковые покрытия, как это описано выше. В области производства печатных плат известны методы формования литых под давлением пластиков с тонким металлическим слоем.
Авторами было обнаружено, что покрытия с двойным отверждением, применимые в статорах на базе печатных плат, могут также использоваться, как это описано выше, в статорах из металлических пластин. В качестве альтернативы, были получены удовлетворительные результаты использования покрытия Parylene толщиной примерно 60 µ (обеспечивающего изоляцию до 15 кВ) в сочетании с тонким слоем черного покрытия, используемого в косметических целях и для зарядки. Покрытие из Parylene наносят методом вакуумного осаждения, как это описано на сайте http://www.paratechcoating.co.uk/parylenewhat.php, который в порядке ссылки включен в настоящее описание. Также были получены удовлетворительные результаты применения черной паяльной маски (BSM) с двойным отверждением, содержащей около 2% углеродной сажи и обладающей диэлектрической прочностью 70-100 кВ на мм; в ходе данной процедуры методом трафаретной печати наносят от четырех до шести слоев УФ-отверждаемой паяльной маски, при этом после нанесения каждого оттиска осуществляют термоотверждение при температуре 100°С и УФ-отверждение в течение от 5 до 10 секунд.
В качестве альтернативы статор изготавливают из многослойного, полученного литьем под давлением материала, один из слоев которого является проводящим и который отливают с множеством сквозных отверстий. Например, для одного из слоев может использоваться стеклонаполненный материал, обеспечивающий механическую жесткость. Проводящий слой может иметь любую толщину, хотя предпочтительным является тонкий проводящий слой. Проводящий слой может находиться на наружной поверхности статора или может помещаться между двумя или более слоями из другого (например, непроводящего) материала. Если проводящий слой находится на наружной поверхности статора, на проводящий слой может быть нанесено порошковое покрытие с двойным отверждением.
Слой проводящего материала может быть изготовлен из металла, такого как листовой металл, множества металлических пластин или проволоки с растровой ориентацией в слое. В качестве альтернативы, проводящий слой может быть изготовлен из проводящего пластика, множество пластин из непроводящего пластика, покрытых проводящим материалом, или другого применимого материала. Пример материала с диспергированными в нем проводящими частицами описан в патенте США 7049836 "Anisotropic conductivity connector, conductive paste composition, probe member, and wafer inspection device, and wafer inspecting method", дата подачи заявки - 7 августа 2003 г., содержание которого в порядке ссылки включено в настоящее описание. В качестве альтернативы, на литые под давлением пластики методом трафаретной печати может быть нанесен электропроводящий слой, такой как проводящие чернила. Необязательно на проводящий слой может быть нанесено порошковое покрытие с двойным отверждением, такое как описано выше, если это необходимо для защиты проводящего слоя от окисления или желателен определенный цвет поверхности статора. В еще одном варианте осуществления статор изготовлен из проводящего пластика, на который необязательно нанесено порошковое покрытие с двойным отверждением.
Хотя обычно отверстия в статорах, между которыми перемещается диафрагма, расположены с равномерной плотностью, в дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения плотность расположения отверстий в одном или обоих статорах варьируют таким образом, что обеспечить желаемую степень демпфирования перемещения диафрагмы. Например, иногда желательно демпфировать перемещение участка диафрагмы, расположенного посередине между двумя распорками, и такое демпфирование может быть достигнуто за счет уменьшения плотности расположения отверстий в этой области. Для изменения плотности можно сохранять расстояние между отверстиями, но уменьшать их размер, или увеличивать расстояние между отверстиями и сохранять их размер, или сочетать изменение расстояния между отверстиями и их размера.
Громкоговоритель
На фиг.9 показан вид в перспективе варианта осуществления настоящего изобретения, в котором схема возбуждения общего типа, проиллюстрированная (например) на фиг.25-27 (рассмотрены далее), помещается в корпусе в основании и с задней стороны электростатического громкоговорителя конструкции, подобной описанной выше. На фиг.10 показаны два вида в перспективе взаимосвязанного варианта осуществления настоящего изобретения, в котором схема возбуждения помещается в корпусе с задней стороны электростатического громкоговорителя конструкции, подобной описанной выше, но при этом корпус расположен по центру длинной стороны громкоговорителя. В проиллюстрированном на фиг.10 варианте осуществления, в котором громкоговоритель имеет умеренные размеры по длине (например, примерно 1 метр или менее), иногда целесообразно установить громкоговоритель на стене с использованием корпуса схемы возбуждения для физического монтажа на настенном креплении или другом соответствующем креплении.
Конструкция распорки
Необязательно все или участок некоторых или всех распорок 12а-е, показанных на фиг.1, изготовлен из жесткого, гибкого или мягкого материал или их сочетания. На фиг.11-17 показан увеличенный участок 15 электростатического громкоговорителя, проиллюстрированного на фиг.1. На фиг.11 показана распорка 12d из жесткого материала, такого как Forex(R), представляющего собой жесткий вспененный ПВХ с закрытыми порами, производимый компанией ALCAN AIREX AG (Сьон, Швейцария). В качестве альтернативы распорка 12d может быть изготовлена из гибкого материала, такого как резина. В качестве альтернативы распорка 12d может быть изготовлена из мягкого материала, такого как пеноматериал.
Диафрагма 11 обычно установлена между распорками 12а-е таким образом, что диафрагма 11 находится под растягивающим напряжением или по меньшей мере не установлена свободно. Следовательно, диафрагма 11 может иметь частоту резонанса, характерную для ее массы, материала, размера, натяжения и т.д. Такая резонансная частота обычно нежелательна, поскольку при этом электростатический громкоговоритель может иметь неплоскую частотную характеристику. Иными словами, резонансная частота имеет тенденцию неравномерно усиливать звуковой выход электростатического громкоговорителя, отдавая предпочтение сигналам, близким или совпадающим с резонансной частотой, и возможным субгармоникам резонансной частоты. Такие резонансы иногда могут быть полезны на самых воспроизводимых низких частотах, но на более высоких частотах они обычно нежелательны.
Кроме того, когда диафрагма 11 приводится в действие на резонансной частоте, она может осуществлять более длительное возвратно-поступательное движение, чем на других частотах. Это более длительное возвратно-поступательное движение может привести к тому, что диафрагма 11 войдет в контакт с одним или обоими статорами 13 и 14. При установке диафрагмы 11 между полностью или частично гибкими или мягкими распорками демпфируется возвратно-поступательное движение диафрагмы 11 в краевых зонах или исключается эффект частоты резонанса. Такие распорки называются в настоящем описании "демпфирующими распорками". Поскольку демпфирующие распорки снижают качество (добротность) диафрагмы 11, демпфирующие распорки ослабляют реакцию диафрагмы на их соответствующие резонансные частоты.
На фиг.12 показан другой вариант осуществления распорки 12d. В этом случае демпфирующая распорка 12d имеет жесткий участок 16 и гибкий участок 17. В качестве альтернативы участок 17 может быть изготовлен из мягкого материала. На фиг.13 показан еще один вариант осуществления демпфирующей распорки 12d. В варианте осуществления, показанном на фиг.13, распорка 12d включает жесткий участок 18 и гибкий или мягкий участок 19. Следует отметить, что гибкий или мягкий участок 19 распорки 12d примыкает к участку на диафрагме 11, воспроизводящему высокие частоты. Участок распорки 12е (не показан на фиг.13), который примыкает к диафрагме 11, также предпочтительно изготовлен из гибкого или мягкого материала.
Демпфирующие распорки более эффективны в диафрагмах 11, воспроизводящих высокие частоты, чем в диафрагмы, воспроизводящих низкие частоты. Тем не менее демпфирующие распорки также могут использоваться в диафрагмах, воспроизводящих низкие частоты. Демпфирующие распорки могут использоваться в электростатических громкоговорителях, имеющих одной или несколько отделений. На фиг.14 показан еще один вариант осуществления демпфирующей распорки 12d. В данном варианте осуществления используют три различных слоя, каждый из которых изготовлен из материала с отличающимся модулем жесткости. Например, слой 20 изготовлен из жесткого материала, слой 21 изготовлен из гибкого материала, а слой 22 изготовлен из мягкого материала, т.е. материала менее жесткого, чем материал слоя 21.
Как показано на фиг.15, в варианте осуществления, подобном показанному на фиг.13, может использоваться более двух слоев материала, имеющих различные модули жесткости. В качестве альтернативы вместо многослойной структуры демпфирующая распорка 12d может быть выполнена таким образом, чтобы ее жесткость непрерывно менялась по толщине, т.е. от статора 14 или 13 к диафрагме 11 или по ширине, как показано на фиг.16 и 17.
Демпфирующие распорки также могут использоваться в электростатических громкоговорителях, имеющих параллельные статоры, как показано на фиг.18. В данном случае распорка 12d включает жесткий участок 23 и гибкий или мягкий участок 24; тем не менее все структуры и сочетания, описанные выше со ссылкой на фиг.11-17, в равной степени применимы в электростатических громкоговорителях с параллельными и непараллельными статорами.
До этого были рассмотрены параллельные распорки. На фиг.2 и 3 показаны электростатические громкоговорители, имеющие параллельные распорки. Например, на фиг.2 и 3 громкоговорители и распорки ориентированы вертикально. Распорки разделяют диафрагму на участки. Если распорки параллельны, каждый участок диафрагмы имеет постоянную ширину (по длине участка, например, снизу доверху), и каждый участок имеет единственную собственную резонансную частоту.
В качестве альтернативы, как показано на фиг.19, распорки являются непараллельными. Например, распорки 1300 и 1302 непараллельны. Распорки 1300 и 1302 делят диафрагму на участки 1304,1306 и 1308. Поскольку распорки 1300 и 1302 непараллельны, ширина участков 1304-1308 меняется по длине участков. Например, участок 1306 диафрагмы шире наверху, чем внизу. Собственная резонансная частота участков диафрагмы зависит от размеров участков. Следовательно, при изменении ширины участок диафрагмы, такого как 1306, меняется собственная резонансная частота по длине участка. Так, верхняя, средняя и нижняя (например) части участка 1306 диафрагмы резонируют на различных частотах. За счет распределения резонансов по частотному диапазону уменьшается амплитуда любой из резонансных частот. В то же время, если участок 1306 имел бы постоянную длину по своей длине, весь участок 1306 резонировал бы на единственной частоте.
Распорки необязательно должны быть линейными. Например, как показано на фиг.20, распорки 1400 и 1402 являются нелинейными. Хотя распорки 1400 и 1402 показаны симметричными, распорки могут быть асимметричными. Аналогичным образом, в одном электростатическом громкоговорителе может использоваться любое число распорок.
Для достижения переменного расстояния между статорами могут использоваться расстановки, отличающиеся от показанной на фиг.1. На фиг.21-24 показано поперечное сечение расстановок статоров параллельно диафрагме с меньшим расстоянием между статорами на высокочастотных участках системы. Например, как показано на фиг.21, толщина статоров может меняться по ширине каждого электростатического громкоговорителя. На фиг.21, как и на фиг.1, показано поперечное сечение электростатического громкоговорителя согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Вместо непараллельных статоров 13 и 14, как показано на фиг. фиг.1, используют параллельные статоры 1500 и 1502. Вместе с тем, толщина статоров ступенчато меняется по ширине электростатического громкоговорителя. Например, толщины 1504, 1506, 1508 и 1510 могут ступенчато увеличиваться от 0,8 мм до 2,0 мм. Конечно, могут использоваться другие толщины. Так, диафрагма и статоры разнесены на большее расстояние на участке электростатического громкоговорителя, воспроизводящего низкие частоты, чем на участке, воспроизводящем высокие частоты.
В качестве альтернативы, как показано на фиг.22, толщина статоров может оставаться постоянной, при этом статоры 1600 и 1602 могут располагаться ступенчато относительно друг друга, за счет чего расстояние между статорами на последовательных участках громкоговорителя при движении вправо уменьшается соответствующим образом. В некоторых из описанных ранее вариантах осуществления используют множество участков с параллельными статорами, каждый из которых имеет отличающееся расстояние между статорами. В качестве альтернативы, как показано на фиг.23, несколько участков электростатического громкоговорителя могут иметь одинаковое расстояние между статорами. Например, низкочастотный участок 1700 имеет несколько участков 1702, 1704 и 1706 с одинаковым расстоянием между статорами, а высокочастотный участок 1708 имеет меньшее расстояние между статорами.
Как было отмечено, статор электростатического громкоговорителя может быть разделен на области, каждая из которых имеет отличающееся расстояние между статорами и диафрагмой. Все эти области могут быть электрически соединены друг с другом, и в них может подаваться постоянный ток одинакового высокого напряжения. В качестве альтернативы, каждая из этих областей может быть электрически изолирована от других областей, и в каждую область может подаваться ток различного напряжения. Например, каждый статор может включать печатную плату (РСВ) с отдельной медной плакировкой для каждой области. В области с большим расстоянием между статорами и диафрагмы подают ток более высокого напряжения, чем в области с меньшим расстоянием между статорами и диафрагмы. Например, у электростатического громкоговорителя, показанного на фиг.21, в область с наибольшим расстоянием между статорами и диафрагмы (т.е. область между распоркой 12а и распоркой 12b) подают постоянный ток 4000 вольт; в следующую область со вторым по величине расстоянием (т.е. между распорками 12b и 12с) подают постоянный ток 3000 вольт; в следующую область (т.е. между распорками 12с и 12d) подают постоянный ток 2500 вольт и в область с наименьшим расстоянием между статорами и диафрагмой (т.е. между распорками 12d и 12е) подают постоянный ток 2000 вольт. Могут использоваться другие напряжения в зависимости от расстояния между статорами и диафрагмой, покрытия (если имеется) статора, изоляционного покрытия (если имеется) диафрагмы и т.д.
Некоторые электростатические громкоговорители согласно вариантам осуществления настоящего изобретения компенсируют различия в характеристиках задержки фильтров за счет смещения одного или нескольких отделений электростатического громкоговорителя относительно других отделений громкоговорителя, как показано на фиг.24. Например, диафрагма 11а в высокочастотном отделении 2202 громкоговорителя смещена на определенное расстояние 2200 относительно диафрагма 11b низкочастотного отделения 1700. За счет этого смещение 2200 увеличиваются расстояния, которые высокочастотный акустический сигнал (звук) проходит по воздуху от громкоговорителя до слушателя. Отделения 11a и 11b диафрагмы могут являться частью одной сплошной диафрагмы, разделенной на два или более электрически изолированных участка, или оба отделения 11a и 11b диафрагмы могут представлять собой отдельные диафрагмы. Передний и задний статоры 13 и 14 могут быть электрически соединены с соответствующими передним и задним статорами 13а и 14а, между которыми расположен высокочастотное отделение 11а диафрагмы. В качестве альтернативы передний и задний статоры 13а и 14а могут быть электрически изолированы от статоров 13 и 14, и в этом случае в высокочастотные статоры 13а и 14а подается отдельное питание.
Скорость движения звука по воздуху составляет примерно 330 метров в секунду. Таким образом, за 0,25 мсек звук проходит расстояние около 8,25 см. Следуя предыдущему примеру, чтобы компенсировать разность в характеристиках задержки, равную в 0,25 мсек, высокочастотное отделение 2202 расположено примерно на 8,25 см дальше от слушателя, чем низкочастотное отделение 1700. Следовательно, высокочастотный и низкочастотный звук достигает слушателя одновременно, хотя высокочастотный звук и проходит большее расстояние.
Компенсация данного типа может иметь особую ценность в виртуальных системах объемного звука, в которых небольшие различия между временем прихода звука (согласно восприятию слушателя) могут иметь существенное значение для мнимого источника (локализации) звука. У громкоговорителей, схемы которых имеют более двух различных характеристик задержки, каждое отделение может быть смещено на отличающееся расстояние относительно остальных отделений.
Схемы возбуждения и защитные характеристики
На фиг.25-27 показана принципиальная схема согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения для приведения в действие громкоговорителя согласно одному из вариантов осуществления проиллюстрированного выше типа. Как известно из источников, упомянутых в начале настоящей заявки, в показанной на фиг.25-27 принципиальной схеме используется инверторная конструкция для поддержания в диафрагме постоянного тока на уровне ноль вольт относительно статоров. В отличие от инверторной конструкции, описанной в упомянутых источниках, в рассматриваемом варианте осуществления предусмотрен отдельный выход для каждого отделения диафрагмы громкоговорителя. На фиг.26 показан выход первого трансформатора Т1, который проходит через фильтр верхних частот, реализованный в последовательно включенном конденсаторе С1 на входе трансформатора Т1, и служит для высокочастотного отделения громкоговорителя (показано фиг.27 посредством соединительного узла F), и выход второго трансформатора Т2, который проходит через фильтр нижних частот, реализованный в последовательно включенной катушке индуктивности L6 на входе трансформатора Т2, и служит для низкочастотного отделения громкоговорителя (показано на фиг.27 посредством соединительного узла G). Схему, проиллюстрированную на фиг.25-27, можно охарактеризовать в более общих чертах.
Электронная схема включает аудиофильтр, в который поступает звуковой сигнал. Этот аудиофильтр способен осуществлять соответствующую полосовую фильтрацию для адаптации сигнала к требованиям соответствующего отделения громкоговорителя. Затем сигнал поступает в повышающий трансформатор для повышения его напряжения до уровня, необходимого для приведения в действие громкоговорителя. Как пояснено далее, усилитель также может быть способен генерировать выходные сигналы, напряжение которых достаточно высоко для приведения в действие громкоговорителя без использования повышающего трансформатора. Аудиофильтр также может включать схемы обратной связи для выполнения функций, которые описаны далее.
Для подачи постоянного тока высокого напряжения в статоры (в узлы Н и I на фиг.27) используют высоковольтный источник питания (проиллюстрированный на фиг.25 и 26), который включает инвертор для преобразования подаваемого напряжения, такого как 12 В постоянного тока в напряжение переменного тока и трансформатор для преобразования этого напряжения переменного тока в напряжение необходимого уровня (в узлах D и Е на фиг.25), которое подают в громкоговоритель после выпрямления и фильтрации. На фиг.26 показаны выпрямители для выпрямления выходного напряжения трансформатора и получения плюсовой и минусовой мощности постоянного тока высокого напряжения по сравнению с опорным узлом, относительно которого генерируют высоковольтный звуковой сигнал. Эти напряжения постоянного тока дополнительно сглаживаются фильтром нижних частот, также показанным на фиг.26. Также предусмотрена звуковая схема защиты, действующая во взаимодействии с аудиофильтром и высоковольтным источником питания постоянного тока. Эта схема защиты обнаруживает присутствие звукового сигнала и выключает высокое напряжение при отсутствии звукового сигнала в течение заданного периода времени. Выключение высокого напряжения в громкоговорителе, когда он не используется, помогает уменьшить накопление пыли, влаги и посторонних частиц в элементах громкоговорителя.
Схема защиты также обеспечивает обнаружение внезапного изменения заряда элементов громкоговорителя, что может произойти, например, если какая-либо часть тела человека или животного окажется вблизи находящихся под напряжением частей громкоговорителя, в результате чего может возникнуть неприятное, но (с учетом слабого доступного тока) не причиняющее вреда ощущение. Конечно, схема защиты также способна выполнять стандартные функции обеспечения безопасности, такие как защита от перенапряжения и короткого замыкания между находящимися под напряжением частями громкоговорителя.
На фиг.28-29 проиллюстрирована другая схема согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, функциональные возможности которой аналогичны возможностям схемы, показанной на фиг.25-27. Как показано на блок-схемах, проиллюстрированных на фиг.25-27 и фиг.28-29, схема защиты в данных вариантах осуществления включает таймер (U1 на фиг.25; 7105 на фиг.28), такой как NE555. Таймер приводится в действие при обнаружении ситуации, служащей основанием для прекращения подачи высокого напряжения в статор (как это описано далее). После приведения в действие таймер генерирует импульс, имеющий заданную длительность, такую как три секунды. Звуковой вход блокируется на время длительности импульса. Импульс посредством транзисторов (Q5 и Q7 на фиг.25; 7101 и 7104 на фиг.28) разблокирует реле (RE1 на фиг.25; 1 108 на фиг.28). При обычных условиях реле замкнуто, за счет чего звуковой сигнал поступает из источника в повышающую схему. Однако, если реле разблокировано, оно размыкается и подача звукового сигнала прекращается. Работа реле в "нормально замкнутом" режиме (т.е. контакты реле замкнуты при обычной работе) предпочтительна по сравнению с работой реле в "нормально разомкнутом" режиме (в котором в реле подается ток, когда необходимо прекратить подачу звукового сигнала), поскольку контакты реле способно быстрее размыкаться, чем замыкаться, а система также работает в режиме защищенных отказов. Для приведения таймера в действие могут использоваться различные схемы и условия. Например, при обычных условиях ток не протекает через резистор (R22 на фиг.25; 3110 на фиг.28) вывода нулевого напряжения высоковольтного отделения схемы. Тем не менее, если человек войдет в электрический контакт с одним из статоров или одним из высоковольтных компонентов электростатического громкоговорителя, через резистор в течение короткого времени будет протекать слабый ток. Этот ток является результатом разряда паразитной емкости между первичной и вторичной обмотками трансформатора (Т1 или Т2 на фиг.26; 5102 или 5103 на фиг.29). Эта паразитная емкость имеет небольшую величину (приблизительно 100 пФ), а сопротивление резистора составляет около 10М. Таким образом, начальный ток через резистор (и, следовательно, ток, воздействующий на человека) составляет приблизительно 400 µА, а резистивно-емкостная постоянная времени составляет приблизительно 1 мсек.
Аналогичным образом, если диафрагма войдет в электрический контакт с одним из статоров или окажется на достаточно близком расстоянии от одного из статоров для того, чтобы между ними протекал слабый ток, через резистор будет протекать ток. Диодный мост (V2 на фиг.26; 6110, 6111, 6112 и 6113 на фиг.29) обнаруживает напряжение на резисторе и приводит в действие таймер посредством транзистора (Q6 на фиг.26; 7106 на фиг.29). С функциональной точки зрения эта схема работает аналогично прерывателю замыкания на землю. Как отмечено выше, таймер прекращает подачу входного звукового сигнала на протяжении заданного периода времени.
Если входной звуковой сигнал более чем на протяжении заданного периода времени, такого как 10 мсек превышает заданный уровень, такой как максимально около 38 вольт, другая схема приводит в действие таймер. Стабилитроны (D9 и D10 на фиг.25; 6107 и 6108 на фиг.28) обнаруживают избыточный уровень звукового сигнала. Стабилитроны приводят в действие таймер посредством оптрона (ОС1 на фиг.25; 7103 на фиг.28). Оптрон защищает звуковой усилитель или другой источник сигнала, соединенный с электростатическим громкоговорителем, от высоких напряжений, которые могут присутствовать в схемах защиты.
Если постоянный ток высоковольтного источника тока превышает заданное напряжение, стабилитрон (D8 на фиг.25; 6114 на фиг.28) посредством транзисторов (Q3 и Q4 на фиг.25; 7107 и 7108 на фиг.28) выключает транзисторы (Q1 и Q2 на фиг.25; 7102 и 7109 на фиг.28), которые в противном случае привели бы в действие инверторную схему, генерирующую ток высокого напряжения.
Для решения проблем электромагнитной совместимости (ЕМС) проводящая рама электростатического громкоговорителя имеет нулевой потенциал (без напряжения).
Хотя на фиг.25-27 и 28-29 показаны схемы, которые блокируют подачу входных звуковых сигналов в повышающие трансформаторы, если схема защиты приведена в действие, и блокируют высоковольтный источник питания, если напряжение подаваемого постоянного тока превышает пороговое значение, могут использоваться альтернативные схемы защиты. Например, если схема защиты приведена в действие, она может блокировать высоковольтный источник питания, а не входной звуковой сигнал. Необязательно или в качестве альтернативы схема защиты может обнаруживать избыточный ток, потребляемый из высоковольтного источника питания, а не избыточное напряжение постоянного тока, подаваемое в высоковольтный источник питания. Если из высоковольтного источника питания потребляется избыточный ток, схема защиты может блокировать высоковольтный источник питания. Допустимы другие варианты сочетаний схем защиты. В варианте осуществления, проиллюстрированном на блок-схемах, показанных на фиг.25-27 и 28-29, каждая схема электростатического громкоговорителя включает два трансформатора (Т1 и Т2 на фиг.26; 5102 и 5103 на фиг.29), входящих в повышающую схему звукового сигнала. Как показано на фиг.26 и 29, первичные обмотки трансформаторов соединены посредством соответствующих фильтров верхних и нижних частот. Иными словами, источником входов трансформаторов является один звуковой вход.
В качестве альтернативы, каждый из трансформаторов может быть соединен с отдельным источником звука, таким как отдельный звуковой усилитель. В этом случае каждый из двух звуковых усилителей может усиливать отдельный диапазон звуковых частот, что хорошо известно как двухканальное усиление. Электростатический громкоговоритель с обычным или инвертированным возбуждением, который включает резистивно-емкостный фильтр нижних частот перед повышающим трансформатором, обладает нелинейной частотной характеристикой. Высокочастотная характеристика электростатического громкоговорителя имеет подъем лишь около 3 дБ на октаву, тогда как резистивно-емкостная цепь имеет спад 6 дБ на октаву. Результатом этого несоответствия является нелинейная частотная характеристика объединенной системы. В попытке достижения желаемой частотной характеристики могут использоваться дополнительные конденсаторы, рассчитанные на присутствующие высокие напряжения. Тем не менее, такие конденсаторы являются дорогостоящими и обычно не обеспечивают удовлетворительные результаты. Кроме того, электростатический громкоговоритель с такими дополнительными конденсаторами имеет очень низкое полное входное сопротивление относительно предшествующего усилителя. Описанный электростатический громкоговоритель с составной диафрагмой является простым решением данной задачи. Как отмечалось, диафрагма 11 (фиг.1) предпочтительно разделена на два электрически изолированных участки. Один участок 11а генерирует высокочастотный звук, а другой участок 11b (обычно большего размера, чем первый участок 11a) генерирует низкочастотный звук. Как показано на блок-схемах (фиг.26-27 и 29), каждый участок 11a и 11b показанной на фиг.1 диафрагмы предпочтительно имеет отдельный повышающий трансформатор (Т1 и Т2 на фиг.26; 5102 и 5103 на фиг.29). В звуковых схемах могут использоваться фильтры высоких и нижних частот, за счет чего высокочастотные сигналы и низкочастотные сигналы подают на соответствующие участки 11a и 11b диафрагмы. Например, на блок-схеме, показанной на фиг.26, конденсатор С1 и резистор R10 образуют резистивно-емкостный фильтр верхних частот перед трансформатором Т1, за счет чего Т1 повышает напряжение только высокочастотных сигналов и подает их на высокочастотный участок 11a диафрагмы. Аналогичным образом, резистор R24 и индуктор L6 образуют фильтр нижних частот перед трансформатором Т2, за счет чего Т2 повышает напряжение только низкочастотных сигналов и подает их на низкочастотный участок 11b диафрагмы. Хотя это и не показано, электростатический громкоговоритель может быть разделен более чем на два отделения, каждое из которых работает в отличающемся частотном диапазоне. В этом случае для разделения входного сигнала на соответствующие полосы и подачи в соответствующие дополнительные трансформаторы используют дополнительные фильтры (верхних частот, нижних частот и/или полосовые фильтры).
Каждый трансформатор может быть оптимизирован к частотному диапазону, в котором работает трансформатор. Так, трансформатор Т1 может быть оптимизирован к высоким частотам, а трансформатор Т2 может быть оптимизирован к низким частотам. За счет этого упрощается конструкция трансформаторов. Из уровня техники известно, что за весь частотный диапазон громкоговорителя отвечает один повышающий трансформатор. Тем не менее, трансформатор с таким широким рабочим частотным диапазоном сложно, если вообще возможно сконструировать. Трансформаторы в описанной электростатической акустической системе могут быть меньше и легче, чем известные из уровня техники трансформаторы. Обычно трансформаторы для высоких частот имеют меньшие размеры, чем трансформаторы для низких частот.
Как показано на схеме на фиг.29, фильтр нижних частот не обязательно включает индуктор. Низкочастотный участок 11b диафрагмы имеет определенную паразитную емкость. Эта емкость соединена с вторичной обмоткой трансформатора 5103, при этом трансформатор отражает емкость на первичной обмотке трансформатора. Отраженная емкость и одно или несколько резисторов 3109 и 3116 образуют фильтр нижних частот. Эти резисторы установлены последовательно с первичной обмоткой, но в качестве альтернативы они могут быть установлены последовательно с вторичной обмоткой. Преимуществом использования отраженной емкости в таком фильтре нижних частот является то, что резистивно-емкостный фильтр нижних частот, создаваемый отраженной емкостью, обладает более благоприятной скоростью спада и не ослабляет полное сопротивление электростатического громкоговорителя относительно усилителя.
В другом варианте осуществления схемы возбуждения (не показана) электростатического громкоговорителя для всего частотного диапазона используют один повышающий трансформатор. Для отдельных частотных диапазонов используют электрически изолированные участки (такие как 11a и 11b на фиг.1) диафрагмы. Каждый участок диафрагмы соединен с вторичной обмоткой трансформатора отдельным резистором. Резистор, установленный последовательно с низкочастотным участком диафрагмы, имеет большие размеры, чем резистор, установленный последовательно с высокочастотным участком диафрагмы. Трансформатор отражает эти сопротивления в схеме, соединенной с первичной обмоткой трансформатора. Эта схема включает конденсатор. Конденсатор и отраженные сопротивления образуют резистивно-емкостные фильтры, которые обеспечивают более крутые кривые частотных характеристик, чем это известно из уровня техники.
На фиг.30-34 показана схема согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, в которой функции обеспечения безопасности, такие как описаны со ссылкой на фиг.25-27 и 28-29, реализованы в микропроцессоре, выполняющем команды, которые хранятся в соответствующем ЭСППЗУ. Хранящиеся команды служат для обеспечения работы микропроцессора описанным выше способом. Подход, примененный в данном варианте осуществления, заключается в том, чтобы создать ряд схемных групп, каждая из которых связана с отличающимся сигналом безопасности или параметрическим сигналом, и обеспечить ввод каждого сигнала в микропроцессор, показанный на фиг.33. При обычной работе параметры измеряют и регулируют примерно 1000 раз в секунду, иными словами один раз в миллисекунду. За счет использования микропроцессора можно оценивать большее число параметров за один раз, чем обычно способна стандартная аналоговая схема. По оценкам автором при регулировании на базе микропроцессора в стандартных условиях применения высокое напряжение включено лишь на протяжении 10-20% времени, за счет чего электростатический громкоговоритель подвержен действию высоких напряжений и сильных электрических полей в течение значительно меньшего времени за год. Поскольку высокое напряжение включено в течение меньшего времени, регулирование на базе микропроцессора также позволяет несколько уменьшить мощность, потребляемую системой. На фиг.30 показан регулируемый высоковольтный источник питания, включающий высоковольтный генератор Т1, работающий под управлением микропроцессора, показанного на фиг.33. Для отпирания высоковольтного генератора Т1 используют сигнал HSP OFF сигнал, который поступает из микропроцессора, показанного на фиг.33, на штырь 4 генератора Т1. Кроме того, на фиг.31 показана схема, связанная с резистором R7 (таким же образом, как с R22 на фиг.25 и 3110 на фиг.28) и диодным мостом, включающим двойные диоды D13 и D14 (таким же образом, как с диодными мостами V2 на фиг.26 и 6110, 6111, 6112 и 6113 на фиг.29), для обнаружения тока утечки, возникающего, например, из-за электрического контакта человека с одним из статоров, в результате чего происходит замыкание диафрагмы на статор;
в результате чего в случае утечки на линии LEAKAGE_DET получают сигнал, который поступает в микропроцессор, показанный на фиг.33. В ответ на сигнал LEAKAGE_DET микропроцессор выключает звуковой сигнал и высокое напряжение. Время, в течение которого должен присутствовать сигнал LEAKAGE_DET, чтобы вызвать выключение сигнала, может быть установлено в пределах от 1 до 255 миллисекунд.
Чтобы регулировать (необязательно) напряжение, поступающее из высоковольтного генератора Т1, также подают сигнал по линии DAC-PWM из микропроцессора, показанного на фиг.33. Сигнал подвергают широтно-импульсной модуляции, чтобы получить рабочий цикл, пропорциональный желаемому напряжению, поступающему из высоковольтного генератора. Путем низкочастотной фильтрации сигнала широтно-импульсной модуляции с помощью сети, включающей R1 и С2, эмулируют аналогово-цифровой преобразователь; этот сигнал проходит через операционный усилитель U2:A, конфигурированный как усилитель, и используют для регулировании мощности постоянного тока, подаваемой на штырь 5 высоковольтного генератора через регулятор с переменной настройкой LM317EMP, и тем самым для регулирования уровня высокого напряжения. Наконец, показанный в нижней части фиг.31, делитель напряжения 1000:1, образованный R3 и R24, через U2.C подает по линии HSPJV1EAS сигнал, отображающий уровень напряжения высоковольтного источника питания. В микропроцессор, показанный на фиг.33, подают сигнал HSP-MEAS с целью (необязательного) интеллектуального регулирования уровня высокого напряжения с использованием сигналов DAC_PWM. Вместо этого можно просто осуществлять калибровку напряжения, подаваемого на штырь 5 высоковольтного генератора Т1, например, путем регулирования напряжения, подаваемого на штырь 1 регулятора U4, с использованием соответствующих подстроечных резисторов, или потенциометра, или с помощью других средств регулирования напряжения на штыре 5 генератора Т1. На фиг.31 показан повышающий звуковой трансформатор L2 с релейным переключателем звука, обозначенным М1:В, в первичном контуре трансформатора L2 для включения и выключения звука. Переключателем М1:В управляет реле М1:А, которое показано в правой верхней части фиг.30 и которое питается от выхода транзистора Q3, связанного с сигналом AUDIO_ON включения звука, поступающим из микропроцессора, показанного на фиг.33.
Схемы, показанные в нижней части фиг.31, анализируют (как это описано выше со ссылкой на фиг.25 и 28) уровень звукового сигнала в соединителе К2 и генерирует выходной сигнал низкого уровня звука AUDIOJLOW и выходной сигнал высокого уровня звука AUDIOJHIGH; эти сигналы вводят в микропроцессор, показанный на фиг.33. Выходной сигнал низкого уровня звука генерируют, чтобы указать, находится ли звуковой сигнал ниже заданного порога, и используют для выключения высокого напряжения. С помощью микропроцессора, показанного на фиг.33, нижний звуковой порог может регулироваться в пределах от 1 до 50 мВ, а период времени, в течение которого звук должен быть ниже порогового уровня, в качестве условия выключения высокого напряжения также может регулироваться в пределах от 1 до 255 миллисекунд.
Когда звуковой сигнал превышает заданное ограничение по перегрузке, такое как 40 вольт, генерируют выходной сигнал высокого уровня звука и используют его для выключения релейного переключателя звука М1:А, а период времени, в течение которого звук должен превышать ограничение по перегрузке - в качестве условия выключения высокого напряжения, и звук также может регулироваться в пределах от 1 до 255 миллисекунд. В каждом описанном выше случае, когда при удовлетворенных критериях используют определенный параметр, чтобы вызвать отключение, микропроцессор может быть необязательно запрограммирован не осуществлять выключение.
На фиг.32 показан соединитель системы с объединенным последовательным интерфейсом и интерфейсом программирования. Соединитель позволяет регулировать несколько параметров с помощью портативного или настольного компьютера, а также программировать или перепрограммировать сам микропроцессор. Поскольку параметры хранят в ЭСППЗУ, связанном с микропроцессором, все значения сохраняются даже в случае потери мощности или обычного выключения мощности. Хранящиеся параметры, считываемые через интерфейс, дополнительно включают тип печатной платы, заводской номер, дату программирования при изготовлении, дату последнего перепрограммирования и дату последнего обновления параметров.
На фиг.33 показан сам микропроцессор, обозначенный позицией U1, а также ряд входных сигналов, включая HSPJVTEAS, AUDIO_LOW, AUDIO_HIGH и LEAKAGEJDET, и ряд выходных сигналов, включая AUDIO-ON, HSP_OFF и DAC_PWM. Микропроцессор может необязательно использоваться для сбора статистических данных, касающихся работы системы, таких как подсчет количества часов, для определения того, как долго выключено высокое напряжение, а также для подсчета числа перегрузок и количества обнаруженных утечек высокого напряжения.
На фиг.34 показана цепь постоянного тока для питания устройства, в которое через входное гнездо К1 поступает необработанный постоянный ток и 12-вольтовый постоянный ток через выпрямитель Шоттки D1. Регулятор напряжения U3 обеспечивает регулируемый выходной сигнал VCC, который использует система, включая микропроцессор, показанный на фиг.33.
Формирование многоярусной конструкции с целью получения многослойных акустических систем
На фиг.35-37 показаны поперечные сечения многоярусных конструкций из двух или более электростатических громкоговорителей (панелей) согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения. Такая многоярусная конструкций может использоваться, если желательно повысить чувствительность или, в качестве альтернативы, уменьшить расстояние между диафрагмой и статорами. В варианте осуществления, показанном на фиг.35, три электростатических громкоговорителя 1800, 1802 и 1804 образуют многоярусную конструкцию; тем не менее может использоваться другое число элементов. В данном варианте осуществления соседние статоры соседних громкоговорителей (такие как статоры 13а и 14b) имеют противоположные заряды, обозначенные знаками плюс (+) и минус (-). Все диафрагмы 11 электрически соединены друг с другом или приводятся в действие синфазными сигналами. В одном из таких вариантов осуществления соседние статоры соседних громкоговорителей (такие как статоры 13а и 14b) выполнены на общей подложке. Например, подложкой для статоров 13а и 14b может служить двухсторонняя печатная плата. На фиг.36 показан другой многоярусный электростатический громкоговоритель. В данном варианте осуществления только между каждой соседней парой диафрагм расположен только один статор 1900. Соседние статоры 1900 имеют противоположные заряды, обозначенные знаками плюс (+) и минус (-). Чередующиеся диафрагмы 11 соединены, при этом два оба комплекта диафрагм приводятся в действие противофазными (т.е. инвертированными) сигналами. Например, для генерации одного из противофазных сигналов может использоваться инвертор 1902. В качестве альтернативы, для генерации противофазных сигналов могут использоваться симметричные трансформаторы. Хотя показаны четыре диафрагмы 11, может использоваться другое число диафрагм и статоров 1900.
Многоярусные электростатические громкоговорители также могут включать непараллельные статоры, ступенчатые статоры и/или статоры переменной толщины, рассмотренные со ссылкой на фиг.21-24. Например, как показано на фиг.37, в многоярусном электростатическом громкоговорителе используют непараллельные статоры 1900.
Как отмечалось ранее, электростатический громкоговоритель может иметь два или более отделений, каждое из которых воспроизводит отличающийся (и возможно частично перекрывающийся) диапазон частот. Одно или несколько из этих отделений может приводить в действие схема, которая включает высокочастотный, низкочастотный, полосовой или другого рода фильтр, что более подробно рассмотрено далее. Тем не менее, все фильтры в этих схемах могут не иметь одинаковые характеристики задержки. Так, сигналы, подаваемые в одно или несколько из отделений громкоговорителя, могут поступать в них позже, чем сигналы, подаваемые в одно или несколько других отделений громкоговорителя. Например, в электростатическом громкоговорителе из двух отделений схема, приводящая в действие низкочастотное отделение (например, отделение 1700 на фиг.23), может включать фильтр нижних частот, а схема, приводящая в действие высокочастотное отделение (например, отделение 1708), может не включать фильтр или может включать фильтр верхних частот. В любом случае фильтр нижних частот обеспечивать задержку сигналов примерно на 0,25 мсек большую, чем задержка других сигналов фильтром верхних частот или при отсутствии фильтра. Следовательно, низкочастотные сигналы могут поступать в низкочастотное отделение 1700 позже, чем высокочастотные сигналы поступают в высокочастотное отделение 1708. Эта разность во времени поступления сигналов в соответствующие отделения создает соответствующую разность во времени достижения слушателя акустическими сигналами (звуком). В данном примере низкочастотный звук достигает слушателя примерно на 0,25 мсек раньше соответствующего высокочастотного звука, из-за чего ухудшается воспринимаемая слушателем верность воспроизведения звука.
Электронная компенсация
В другом варианте осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированном на фиг.38, электронные схемы и электростатический громкоговоритель могут быть реализованы в виде интегрированного комплекса, подобно тому, как это показано на фиг.9 и 10. В данном варианте осуществления с электростатическим громкоговорителем 112 связан весь усилитель 111. Кроме того, предусмотрен путь отрицательной обратной связи, по которому часть усиленного сигнала -kS(t), не совпадающего по фазе с входным сигналом S(t), подают обратно на вход после прохождения через компенсирующую схему 113. Необязательно электронные схемы этой системы могут входить в интегрированный комплекс, который установлен в корпусе и входит в комплекс, также включающий возбудитель электростатического громкоговорителя. Компенсирующая схема, которая по желанию может быть активной или пассивной, рассчитана на компенсацию неравномерности характеристики электростатического громкоговорителя 112. (Конечно, она также может компенсировать неравномерность в самом усилителе 111 известным из уровня техники способом). Поскольку электростатический громкоговоритель 112 расположен не изолированно, а всегда установлен в помещении, которое само обладает характеристиками, влияющими на тембр и качество звука, поступающего из громкоговорителей 112, компенсирующая схема может быть настроена на компенсацию отрицательных эффектов помещения на основе обобщенных параметров помещения и стандартного расположения в нем громкоговорителя или параметров, настроенных на конкретное помещение и фактическое расположение громкоговорителя.
Один из способов выбора конфигурации компенсирующей схемы 113 эмпирическим путем состоит в том, что используют соответствующий источник, такой как генератор качающейся частоты, связанный с входом 115 и служащий для оценки выхода эталонного микрофона, размещенного в помещении, в котором слушатель обычно слушает громкоговоритель. Затем компенсирующая схема может быть настроена на сглаживание частотной характеристики всей системы с целью ослабления гармонического и интермодуляционного искажения, обеспечения более равномерной задержки по фазе в слышимом спектре и общего ослабления артефактов воспроизведения (Следует отметить, что компенсирующая схема, настроенная на обеспечение плоской характеристики усилителя 111, вероятно не применима для обеспечения плоской характеристики всей системы, включая громкоговоритель, расположенный в помещении, поскольку громкоговоритель в помещении не будет иметь плоскую характеристику). Данный подход можно дополнительно развить, если принять во внимание, что громкоговоритель, вероятно, будет использоваться не отдельно, а по меньшей мере в составе системы из двух или множества громкоговорителей. Соответственно, каждый из множества громкоговорителей может быть выполнен, как это описано в настоящей заявке, а компенсирующая схема 113 каждого из них может быть настроена таким образом, чтобы система громкоговорителей в целом обеспечивала желаемую частотную характеристику.
Хотя выше рассмотрено использование микрофона для выбора конфигурации компенсирующей схемы 113, вход компенсирующей схемы 113 также можно соединить с соответствующим образом расположенным микрофоном, а не непосредственно с выходом усилителя 111, чтобы сделать выход громкоговорителя 112 активной частью пути обратной связи. Таким способом система может быть адаптирована к акустике помещения. Даже если микрофон является активной частью пути обратной связи работающей системы, он все же может являться частью акустической системы и использоваться при настройке с целью выбора конфигурации компенсирующей схемы 113. Например, для измерения характеристики громкоговорителя или физического параметра, связанного с частотной характеристикой громкоговорителя, может использоваться микрофон, встроенный в акустическую систему. В качестве альтернативы или дополнительно, может использоваться микрофон на задней стороне громкоговорителя для ослабления отрицательных эффектов взаимного уничтожения фаз, когда звук отражается от стены и сталкивается с задней поверхностью громкоговорителя.
Во взаимосвязанном варианте осуществления конкретно решена проблема эффектов взаимного уничтожения фаз. Электростатический громкоговоритель считать линейной антенной решеткой из симметричных вибраторов. Когда она установлена вблизи стены, на частотной характеристике установленной на стене вибраторной панели отрицательно сказывается отражение звука от стены, на которой она установлена. На амплитуду мешающего отражения влияет жесткость стены и угловое расположение панели относительно стены (параллельное расположение является худшим). Мешающее отражение является непрерывным и имеет задержку, пропорциональную расстоянию от отражающей стены, на котором установлена панель.
Поскольку эти отражения являются широкополосными и имеют задержку на постоянный (и короткий) период времени, в результате образуется гребенчатый фильтр, характеристики которого легко предсказуемы, так как расстояние от стены является точно известным, угловое расположение можно точно определить, а состав стены можно достаточно точно оценить или, если это собранный на заводе корпус (действующий как стена), оно точно известно. Соответственно, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения используют недорогую цифровую обработку сигналов, чтобы сначала получить сигнал коррекции путем задержки входного сигнала, поступающего в громкоговоритель, на величину, в точности равную времени прохождения при отражении от стены, и инвертирования задержанного сигнала, а затем электрически суммировать это сигнал коррекции и гнал возбуждения, чтобы уничтожить вредный эффект отражения от стены путем уменьшения амплитуды гребенчатого фильтра, созданной отражением от стены. Первые лабораторные испытания подтверждают этот вывод.
Рассмотренный вариант осуществления можно пояснить на примере следующей модели. Возьмем сигнал x(t), имеющий задержку дельта t, для получения полного сигнала y(t). Если осуществить преобразование Лапласа обеих частей этого уравнения, получаем модель этого сигнала в плоскости s и определяем функцию преобразования H(s), которая характеризует эффект в плоскости s. Из этого следующим образом выводим функцию преобразования:
у(t)=x(t)+x(t- t)
Y(s)=X(s)+ej
rX(s)
H(s)=1+ej
t
Затем моделируем акустическую задержку и отражение от задней стенки, суммированное с сигналом панели, как показано на фиг.39. Обращаем внимание на знак минус после задержки, поскольку он моделирует то, что "видно" сзади панели.
Для уничтожения эффектов акустической задержки и отражения создаем сигнал коррекции в соответствии со схемой, показанной на фиг.40. В еще одном варианте осуществления создают аналоговый гребенчатый фильтр, подобный фильтру, который использовали для имитации "отбортовки" при звукозаписи в те годы, когда еще не были доступны недорогие линия задержки звука. "Отбортовка", которую изобрел Джон Леннон ("Битлз"), появилась на студии звукозаписи, и была изначально создана путем нажатия (пальцем) на край (бортик) подающей бобины одного из двух синхронизированных четырехдорожечных магнитофонов во время воспроизведения. Путем осторожного изменения нажатия получали следящий гребенчатый фильтр с меняющейся частотой, который придавал характерное "свистящее" звучание, который слышно в песне "I am the Walrus". В индустрии производства музыкальных инструментов стали применять электронную схему, имитирующую этот эффект, который стал широко использоваться в начале 70-х годов. В электронной схеме использовали несколько управляемых напряжением фильтров, расположенных таким образом, чтобы осуществлять совместное слежение под влиянием медленно меняющейся формы сигнала напряжения переменного тока. Первая из них, созданная компанией The Carl Countryman Associates, не была автоматизированной, и пользователь должен был поворачивать ручной регулятор, чтобы перемещать гребенчатый фильтр. Поскольку расстояние от стены до панели не меняется, в данном случае не требуется перемещать гребенчатый фильтр, но компенсирующая схема может быть точно настроена путем ручного перемещения гребенчатого фильтра, такого как был разработан компанией Countryman. При использовании длинных или высоких громкоговорителей (таких как описаны выше) подчеркиваются их линейно-дипольные характеристики. Когда линейно-дипольные характеристики подчеркнуты, звук, генерируемый громкоговорителем, в меньшей степени зависит от геометрии и условий помещения, чем в случае традиционных точечных излучателей. Следовательно, громкоговорители, подчеркивающие линейно-дипольные характеристики, такие как описаны выше, предоставляют больше свободы выбора места расположения громкоговорителя как в классическом стереоварианте, так и во все более популярных конфигурациях домашнего кинотеатра с пятью громкоговорителями.
Варианты осуществления с использованием усилителя класса D, специально адаптированного к электростатическим громкоговорителям
В вариантах осуществления, взаимосвязанных с описанными выше со ссылкой на фиг.фиг.38, усилителем 111 является усилитель класса D. Усилителем класса D является усилитель, у которого выходные транзисторы действуют как переключатели. Справочную информация по усилителям класса D можно найти в работе W. Marshall Leach, Jr. "The Class D Amplifier", Introduction to Electroacoustics and Audio Amplifier Design (Revised Printing 2001) на сайте http://www.ee.ucr.edu/~Rlake/EE135/Class_D_amp_notes_AL.pdf; и в материале "Class D Audio Amplifier Design" компании International Rectifier на сайте http://www.irf.com/product~info/audio/classdnitorial.pdf. Эти документы, входящие в предварительную заявку, описанную в начале данного раздела, в порядке ссылки включены в настоящее описание. Материал компании International Rectifier включает эталонную конструкцию усилителя класса D, стандартную для усилителя, применимого в контексте настоящего изобретения (включая использование пути обратной связи и компактного размера), хотя выходные полевые МОП-транзисторы должны быть совместимы с высоковольтной средой, необходимой для возбуждения электростатического громкоговорителя. В данном варианте осуществления компенсирующая схема 113, показанная на фиг.38, может использоваться как в пути отрицательной обратной связи усилителя 111, так и в электростатическом громкоговорителе, как это описано ранее.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения в качестве альтернативы использованию выходных полевых МОП-транзисторов, совместимых с высоковольтной средой электростатического громкоговорителя, можно использовать менее дорогостоящие выходные транзисторы, способные, например, переключаться при промежуточном напряжении около 1000 вольт постоянного тока. Затем можно восстановить и осуществить фильтрацию звукового сигнал при этом уровне напряжения и использовать постфильтрующий повышающий трансформатор диапазона звуковых частот с коэффициентом повышения 1:5. Недостатком данного подхода является сложность создания рентабельного трансформатора с хорошими характеристиками чувствительности как по напряжению, так и по фазе на протяжении всего звукового спектра. В дополнительном варианте осуществления настоящего изобретения для достижения необходимого повышения напряжения используют импульсный трансформатор, расположенный перед схемой восстановление звукового сигнала. Поскольку импульсный трансформатор должен работать в ограниченной полосе частот, он дешевле стоит, меньше весит и его значительно легче сконструировать, чем широкополосный звуковой трансформатор, а увеличение затрат на компоненты, необходимые для восстановления и фильтрации звукового сигнала при напряжении 5000 вольт (в отличие от 1000 вольт в предыдущем варианте осуществления), компенсируется тем фактом, что возбуждаемый электростатический громкоговоритель является высокоемкостным по своей природе.
Обычно усилитель класса D известной из уровня техники конструкции, пример которого показан на фиг.41, включает аналогово-цифровой преобразователь 411 (в который поступает звуковой входной сигнал), подающий цифровой выходной сигнал в модулятор 412. Выходной сигнал модулятора поступает в фильтр 413, который служит цифроаналоговым преобразователем, а выходной сигнал фильтра подают в громкоговоритель 414. Чтобы улучшить характеристики усилителя, используют путь отрицательной обратной связи по линии 415 от выхода фильтра 413 до аналогово-цифрового преобразователя 411.
На фиг.42 показан другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором исключена часть или все компоненты фильтра 413 и для фильтрации используют паразитную емкость самого электростатического громкоговорителя. В данном случае выходной сигнал модулятора через резистор 424 (сопротивление которого, например, может составлять около 100 кОм или другую приемлемую величину) поступает в диафрагму электростатического громкоговорителя 429 (с инверторным возбуждением, как это описано выше, например, со ссылкой на фиг.25-27). Поскольку полное сопротивление паразитной емкости электростатического громкоговорителя является низким на стандартных частотах, используемых для сигнала треугольной (или другой применимой) формы, генерируемой модулятором 425, напряжение сигнала на электростатическом громкоговорителе уменьшается за счет цепи деления напряжения, образованной с помощью резистора 424. На фиг.42 также показан необязательный способ передачи модулятору 425 информации о положении диафрагмы в качестве отрицательной обратной связи. Передача информации о положении диафрагмы электростатическому громкоговорителю в качестве обратной связи сама по себе необычна, но еще более необычным является осуществление этой обратной связи в цифровой области в отличие от аналоговой области, как это показано на фиг.41. Поскольку паразитная емкость громкоговорителя незначительно меняется в зависимости от положения диафрагмы, паразитная емкость может использоваться для определения положения диафрагмы. В данном случае показано использование генератора 421 колебаний, работающего на частоте, превышающей диапазон слышимости, например, 100 кГц, для генерации сигнала, который модулируют путем изменения внутренней емкости электростатического громкоговорителя (Модуляцией может являться частотная или амплитудная модуляция). Получаемый сигнал проходит через фильтр верхних частот, образованный конденсатором 422 (имеющим емкость, например, 100 пФ) и резистор 423 (имеющим сопротивление, например, 100 кОм), и поступает в детектор 428 положения диафрагмы, который демодулирует сигнал генератора колебаний и извлекает из демодулированного сигнала информацию о положении диафрагмы. Информацию о положении диафрагмы используют в модуляторе 425 для соответствующей отрицательной обратной связи. Как отмечено в начале описания, в объем настоящего изобретения входит нанесение на диафрагму второго проводящего слоя, который может использоваться исключительно для определения положения, и в таком варианте осуществления такой проводящий слой может использоваться описанным в изобретении способом, за исключением того, что резистор 424 модулятора 425 может быть соединен со слоем диафрагмы, отличающимся от слоя, с которым соединен генератор 421 колебаний и конденсатор 422.
Хотя выше описано использование генератора 421 колебаний, в другом варианте осуществления настоящего изобретения генератор колебаний исключен и вместо него генерируют сигнал треугольной формы, используемый в модуляторе 425. Хотя за счет низкочастотной фильтрации такой сигнал имеет низкий уровень по сравнению со звуковым сигналом в диафрагме громкоговорителя, при некоторых условиях такой сигнал может использоваться для получения информации о положении громкоговорителя.
Цифровой процессор 427 сигналов, показанный на фиг.42, необязательно используют для создания любой желаемой характеристики системы, включая электронные схемы и электростатический громкоговоритель. Если используют цифровой процессор 427 сигналов, детектор 428 положения диафрагмы связан с ним и передает ему информацию о положении диафрагмы. По существу, в одном из дополнительных вариантов осуществления может использоваться электростатическая акустическая система, такая как показана на фиг.1, имеющая множество громкоговорителей для различных частотных диапазонов, и может быть предусмотрен отдельный усилитель класса D для каждого громкоговорителя. В таком варианте осуществления в цифровом процессоре 427 сигналов может применяться принцип разделения для каждого громкоговорителя; иными словами, цифровой процессор сигналов высокочастотного громкоговорителя может ограничить его звуком высокой частоты, а соответствующий цифровой процессор сигналов средне- и низкочастотного громкоговорителя может изолировать его от звука высокой частоты. Кроме того, цифровой процессор сигналов может быть настроен способом, описанным выше со ссылкой на фиг.38, для ослабления артефактов воспроизведения звука громкоговорителем, при этом такие артефакты включают эффекты взаимного уничтожения фаз, вызываемые отражением от стен звука, выходящего через заднюю поверхность громкоговорителя.
Варианты осуществления с использованием функция передачи на головные телефоны
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предложена функция передачи на головные телефоны (HTRF) во взаимодействии с парой электростатических громкоговорителей для обеспечения виртуального объемного звука высшего качества. В качестве источников дополнительной информации о HTRF в настоящую заявку в порядке ссылки включены следующие документы: Bill Gardner и Keith Martin, "HRTF Measurements of a KEMAR Dummy-Head Microphone" на сайте http://sound.media.mit.edu/KEMAR.html; Sarah Coppin, Kim Daniel, Jeremy Pearce, Chris Rozell и Yasushi Yamazaki, "Sound Localization Using Head Related Transfer Functions" на сайте http://www.ece.rice.edu/~crozell/courseproj/431report/. Алгоритмы HRTF в значительной степени зависят от точности воспроизведения органами слуха пользователя. Общеизвестно, что головные телефоны являются лучшим преобразователем, поскольку они полностью исключают непредсказуемые и пагубные маскирующие помехи характеристики помещения для прослушивания.
Хотя эффекты характеристики помещения нельзя полностью исключить, они могут быть ослаблены за счет использования антенной решетки из симметричных вибраторов, приближенной к электростатическому громкоговорителю согласно одному из вариантов осуществления, в отличие от обычной антенной решетки из несимметричных вибраторов с перенастраиваемой частотой (коробчатого громкоговорителя). Дипольные громкоговорители с высокой эффективностью подавляют отражения от близлежащих стен и, следовательно, ослабляют взаимодействие с помещением и увеличивают отношение прямого звука к отраженному звуку примерно на 4,8 дБ. (Данная цифра и логическое обоснование взято из материала сайта Sigmund Linkwitz http://www.linkwitzlab.com; этот материал воспроизведен в предварительной заявке.)
