(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器によって与えられた電気音声信号を、高周波数帯域および低周波数帯域を含む複数の電気音声周波数帯域へ周波数区分し、正入力及び負入力を備えた高周波数電気音響変換器、および、正入力及び負入力を備えた低周波数電気音響変換器を含む、対応した複数の電気音響変換器に電力を供給する、音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークであって、
ａ．前記増幅器から受信するための、正入力および負入力からなる入力対であって、
前記入力対の正入力が高周波数電気音響変換器の正入力に電気的に結合され、前記入力対の負入力が低周波数電気音響変換器の負入力に電気的に結合された、入力対と、
ｂ．前記入力対の前記正入力に電気的に結合された第一の入力端および前記高周波数電気音響変換器の負入力に電気的に結合された第二の入力端を備え、前記高周波数電気音響変換器と分路して結合するためのインダクタと、
ｃ．前記低周波数電気音響変換器に分路して少なくとも部分的に結合する分路抵抗器と、を有し、
前記分路抵抗器が第１の端及び第２の端を備え、
前記分路抵抗器の前記第１の端が、前記インダクタの前記第２の入力端と、高周波数電気音響変換器の負入力とに電気的に結合され、
前記分路抵抗器の前記第２の端が、前記入力対の前記負入力に電気的に結合され、前記低周波数電気音響変換器の負入力に結合され、
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークが前記音声信号を前記周波数帯域に区分するための別個のコンデンサを含んでいないことを特徴とする、コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項２】
さらに、
正入力及び負入力を備えた中間周波数電気音響変換器であって、
中間周波数電気音響変換器の正入力が、高周波数電気音響変換器の負入力に電気的に結合され、中間周波数電気音響変換器の負入力が、低周波数電気音響変換器の正入力に電気的に結合される、中間周波数電気音響変換器と、
中間周波数電気音響変換器と分路して結合するための第２のインダクタであって、前記第２のインダクタは、前記インダクタの第２の入力端に電気的に結合するための第１の中間終端を備え、前記第２のインダクタはまた、前記中間周波数電気音響変換器の負入力に電気的に結合するための第二の中間終端を備えた、第２のインダクタと、
を有することを特徴とする、請求項１に記載の音声システムにおけるコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項３】
ａ．約０．２５ミリヘンリの値を有する前記インダクタと、
ｂ．約２ミリヘンリの値を有する前記第２のインダクタと、
ｃ．約１０オームの値を有する前記分路抵抗器と、
を含むことを特徴とする、請求項２に記載の音声システムにおけるコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項４】
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、ダイナミックな電磁型の前記高周波数電気音響変換器および前記低周波数電気音響変換器との相互動作のためにコンパチブルであることを特徴とする、請求項１に記載の音声システムにおけるコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項５】
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、圧電型の前記高周波数電気音響変換器との相互動作のためにコンパチブルであることを特徴とする、請求項１に記載の音声システムにおけるコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項６】
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、静電型の前記高周波数電気音響変換器および前記低周波数電気音響変換器との相互動作のためにコンパチブルであることを特徴とする、請求項１に記載の音声システムにおけるコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項７】
ａ．正入力及び負入力を備えた高周波数電気音響変換器と、
ｂ．正入力及び負入力を備えた低周波数電気音響変換器と、
ｃ．増幅器によって与えられた電気音声信号を、高周波数帯域および低周波数帯域を含んでいる複数の周波数帯域へ周波数区分し、高周波数変換器および低周波数変換器を含んでいる対応する複数の電気音響変換器を駆動するための、コンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークと、
を有し、前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、
ｉ．前記増幅器から受信するための、正入力および負入力とからなる入力対と、
ｉｉ．前記入力対の前記正入力と電気的に結合された第一の入力端と前記高周波数電気音響変換器の負入力に電気的に結合された第二の入力端とを備え、前記高周波数電気音響変換器と分路して結合するインダクタと、
ｉｉｉ．前記低周波数電気音響変換器と分路して少なくとも部分的に結合するための分路抵抗器であって、
前記分路抵抗器が、第１の端と第２の端とを備え、前記分路抵抗器の第１の端が、前記インダクタの前記第二の入力端と、前記高周波数電気音響変換器の負入力とに電気的に結合され、前記分路抵抗器の第２の端が、前記低周波数帯域電気音響変換器の負入力と結合するために前記入力対の前記負入力に電気的に結合される、分路抵抗器と、
を有し、
前記コンデンサの無い直列配置型クロスオーバ・ネットワークは前記音声信号を前記周波数帯域に区分するための別個のコンデンサを含んでいないことを特徴とする、音声システム。
【請求項８】
前記音声システムが更に、正入力及び負入力を備えた中間周波数帯域電気音響変換器を含み、前記中間周波数帯域電気音響変換器の正入力が、高周波数帯域電気音響変換器の負入力に電気的に結合され、前記中間周波数帯域電気音響変換器の負入力が、前記低周波数帯域電気音響変換器の正入力に電気的に結合され、
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークはさらに、中間周波数電気音響変換器と分路して結合するための第２のインダクタを含んでおり、前記第２のインダクタは前記インダクタの前記第２の入力端と電気的に結合された第一の終端を有し、前記第２のインダクタは、前記中間周波数電気音響変換器の負入力と電気的に結合するための第２の終端を有することを特徴とする、請求項７に記載の音声システム。
【請求項９】
ａ．前記インダクタが、約０．２５ミリヘンリの値を有し、
ｂ．前記第２のインダクタが、約２ミリヘンリの値を有し、
ｃ．前記分路抵抗器が、約１０オームの値を有する、
ことを特徴とする、請求項８に記載の音声システム。
【請求項１０】
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、電磁ダイナミック型の前記高周波数電気音響変換器および前記低周波数電気音響変換器との相互動作のためにコンパチブルであることを特徴とする、請求項７に記載の音声システム。
【請求項１１】
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、圧電型の前記高周波数電気音響変換器との相互動作のためにコンパチブルであることを特徴とする、請求項７に記載の音声システム。
【請求項１２】
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、静電型の前記高周波数電気音響変換器および前記低周波数電気音響変換器との相互動作のためにコンパチブルであることを特徴とする、請求項７に記載の音声システム。
【請求項１３】
電気音声信号を、高周波数帯域および低周波数帯域を含む複数の周波数帯域に周波数区分し、それぞれ高周波数ドライバおよび低周波数ドライバを駆動するための、音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークであって、前記高周波数ドライバが正入力及び負入力を備え、前記低周波数ドライバが正入力及び負入力を備え、前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、
ａ．音声システム増幅器から前記電気音声信号を受信するための入力対を形成している正入力および負入力であって、入力対の正入力が高周波数ドライバの正入力に電気的に結合され、入力対の負入力が低周波数ドライバの負入力に電気的に結合されている、正入力および負入力と、
ｂ．前記高周波数ドライバに分路して結合するインダクタであって、該インダクタが第一の入力端及び第２の入力端を備え、該インダクタの第１の入力端が前記入力対の前記正入力と電気的に結合され、該インダクタの第２の入力端が前記高周波数ドライバに電気的に結合され、たインダクタと、
ｃ．前記低周波数ドライバに少なくとも部分的に分路して結合する分路抵抗器であって、前記分路抵抗器が前記インダクタの第二の入力端に電気的に結合された第一の端を備え、前記分路抵抗器が前記入力対の前記負の入力と、前記低周波数ドライバの負の入力とに電気的に結合された第二の端を更に備えた、分路抵抗器と、
を有し、
前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは前記音声信号を前記周波数帯域に区分するために別個のコンデンサを含まないことを特徴とする、音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１４】
ａ．前記インダクタが約０．２５ミリヘンリの値を有し、
ｂ．前記分路抵抗器が約１０オームの値を有する、
ことを特徴とする、請求項１３に記載の音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１５】
電気音声信号を、高周波数ドライバ、中間周波数ドライバ、低周波数ドライバをそれぞれ駆動するための高周波数帯域、中間周波数帯域、低周波数帯域を含んでいる複数の周波数帯域に周波数区分するための、音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークであって、高周波数ドライバ、中間周波数ドライバ、低周波数ドライバの各々が正入力及び負入力をそれぞれ備え、前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、
ａ．音声システム増幅器からの前記電気音声周波数信号を受信するための入力対を形成している正入力および負入力であって、入力対の正入力が高周波数ドライバの正入力に電気的に結合され、入力対の負入力が低周波数ドライバの負入力に電気的に結合された、正入力および負入力と、
ｂ．前記高周波数ドライバに分路して結合する第１インダクタであって、前記第１インダクタが第１の入力端及び第２の入力端を備え、該インダクタの第１の入力端が前記入力対の前記正の入力に電気的に結合され、該インダクタの第二入力端が前記高周波数ドライバの負入力に電気的に結合する、第一インダクタと、
ｃ．前記中間周波数ドライバに分路して結合する第二のインダクタであって、前記第２のインダクタが第１の入力端及び第２の入力端を備え、前記第２インダクタの第一の入力端が前記第一のインダクタの第２の入力端に電気的に結合され、前記第２のインダクタの第２の端が前記中間周波数ドライバの負入力に電気的に結合する、第二のインダクタと、
ｄ．前記低周波数ドライバと部分的に分路して結合する分路抵抗器であって、前記分路抵抗器が、前記第一のインダクタの前記第二の入力端および前記第二のインダクタの前記第一の入力端と電気的に結合された第一の端を有し、前記分路抵抗器が前記入力対の前記負入力と電気的に結合された第二の端をさらに備えた、分路抵抗器と、
を有し、
前記第二のインダクタの前記第二の入力端および前記分路抵抗器の前記第二の端は、前記低周波数ドライバと電気的に結合し、前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは前記音声信号を前記周波数帯域に区分するための別個のコンデンサを含んでいないことを特徴とする、音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１６】
ａ．前記第一のインダクタが約０．２５ミリヘンリの値を有し、、
ｂ．前記第二のインダクタが２ミリヘンリの値を有し、、
ｃ．前記分路抵抗器が約１０オームの値を有する、
ことを特徴とする、請求項１５に記載の音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１７】
電気音声信号を高周波数帯域、中間周波数帯域、低周波数帯域を含む複数の周波数帯域に周波数区分し、高周波数ドライバ、中間周波数ドライバ、低周波数ドライバをそれぞれ駆動するための、音声システム・スピーカにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークであって、高周波数ドライバ、中間周波数ドライバ、低周波数ドライバの各々が正入力及び負入力をそれぞれ備え、前記コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、
ａ．音声システムの増幅器から前記電気音声周波数信号を受信するための入力対を形成している正入力および負入力であって、入力対の正入力が高周波数ドライバの正入力と電気的に結合され、入力対の負入力が低周波数ドライバの負入力と電気的に結合された、正入力および負入力と、
ｂ．第１の入力端及び第２の入力端を備えた第１のインダクタであって、前記第１のインダクタの第１の入力端が前記入力対の前記正入力および高周波数ドライバの正入力端に電気的に結合され、前記第１のインダクタの第２の入力端が高周波数ドライバの負入力端と電気的に結合され、高周波数ドライバの負入力端が中間周波数ドライバの正入力に電気的に結合される、第一のインダクタと、
ｃ．第１の端及び第２の端を備えた第２のインダクタであって、前記第２のインダクタの第１の端が前記入力対の前記正入力と電気的に結合され、前記第２のインダクタの第２の端が前記中間ドライバの前記負入力端に電気的に結合された、第二のインダクタと、
ｄ．前記低周波数ドライバに分路して部分的に結合する分路抵抗器であって、前記分路抵抗器が第１の端及び第２の端を備え、前記分路抵抗器の第１の端が前記第一のインダクタの前記第２の入力端および前記第２のインダクタの前記第１の入力端と電気的に結合され、前記分路抵抗器の第２の端が前記入力対の前記負入力と前記低周波数ドライバの負入力とに電気的に結合された、分路抵抗器と、
を有することを特徴とする、音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１８】
ａ．前記第一のインダクタが約０．２５ミリヘンリの値を有し、
ｂ．前記第２のインダクタが２ミリヘンリの値を有し、
ｃ．前記抵抗器が約１０オームの値を有する、
ことを特徴とする、請求項１７に記載の音声システムにおけるコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワーク。
【請求項１９】
前記第２のインダクタが、別のインダクタと直列に電気的に結合された複数のインダクタを含むことを特徴とする、請求項２または３に記載の音声システムにおけるコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワーク。
【請求項２０】
前記第２のインダクタが、別のインダクタと直列に電気的に結合された複数のインダクタを含むことを特徴とする、請求項７または８に記載の音声システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
１．  発明の属する技術分野
本発明は電気音響またはオーディオ・スピーカ・システムに一般的に関する。特に、本発明は、スピーカ・システム内の電気音響変換器への提示のために複数の周波数帯域へ、音声増幅器の出力からの電気音声信号の周波数による区分に関する。
【０００２】
２．  従来の技術
音声システムは、ユーザによって理解できるように、同時性の音声発散周波数を例えば音楽や言葉の音声信号として与える。音声の発散周波数は一般的に異なる周波数成分から成ると一般に考えられ得る。音声システムは一対のワイヤ即ちスピーカ入力の電気音声周波数スペクトルを増強または再生させる一方で、スピーカの構成要素である特定の物理的実現はコンパチブルな周波数帯域に応答するために最適化される。例えば、低周波数はウーファーとして一般に知られている物理的により大きなドライバによって反復された方がよいという傾向にある。同じように、中間周波数は中間の大きさのドライバによって再生されることがより好ましい。更に、高周波数はツイータとして一般に知られている物理的により小さなドライバによって再生されたほうがよい。
【０００３】
増幅器は、一対のワイヤ上で全音声周波数スペクトルをスピーカへ電気的に伝え得るが、高周波数、中間周波数、低周波数が自主的にスピーカ内の対応したツイータ・ドライバ、中間ドライバ、ウーファ・ドライバを探し出すことを期待することは非実現的である。実際、高電力の低周波数信号をツイータ・ドライバへ結合すると、可聴ひずみを生じ、典型的にはツイータ・ドライバの疲労および破壊の原因となる。
【０００４】
従って、現代のより高い忠実度を有する音声システムにおけるスピーカにおいては、一対のワイヤで受信された電気音声周波数スペクトルを別個の周波数の帯域または範囲に分割するクロスオーバを組み込み、適当な周波数のみが適切なドライバへルート付けされるように保証する。即ち、クロスオーバは音声周波数を各ドライバに適用するために異なる帯域へ分割する電気回路またはネットワークである。従って、クロスオーバは多重ドライバのスピーカ・システムの設計において重要な要素である。
【０００５】
クロスオーバは、特定のシステムまたは顧客システムのためにそれぞれ設計可能であり、又は商業的に入手可能な二方向および三方向スピーカ・システム双方用クロスオーバ・ネットワークとして商業的に手に入れることが出来る。
【０００６】
二方向スピーカ・システムにおいて、高周波数は区分されてツイータドライバへルート付けされ、低周波数はウーファ・ドライバへルート付けされる。インダクタおよびコンデンサを使用した二方向クロスオーバは、電気的フィルタとして実行された場合、この区分を達成する。クロスオーバ・ネットワークはこれまで少なくとも一つ以上のコンデンサおよび通常は一つ以上のインダクタを組み込んでおり、また一つ以上の抵抗を含むことが出来、それらは共に特定の音声周波数を、適切かつコンパチブルなドライバへ与えるための帯域へ区分するための電気的フィルタを形成されるように構成されている。
【０００７】
図１は、スピーカ・システム内の典型的な二方向クロスオーバ・ネットワークを描いている。結果として生じるネットワークの各分岐における応答により１オクターブ毎６ｄＢで信号は減衰するため、図１のクロスオーバ・ネットワークは、一次クロスオーバ・ネットワークとしてさらに規定され得る。図１のグラフは、二方向スピーカ・システムにおいて一次クロスオーバの結果を生じるウーファ・ドライバおよびツイータ・ドライバの応答を描いている。増幅器は正入力１２および負入力１４からなる入力対１０へ信号を与える。クロスオーバ・ネットワーク８の上部の分岐１６において、高周波数がフィルタされて高周波数ドライバ１８を通過することが許容される。フィルタリングは低周波数の通過を阻止し、より高い周波数が高周波数ドライバ１８へ通過することを許容する、コンデンサ２０によって実行される。クロスオーバ・ネットワークのそのような部分は一般的に「ハイパス・フィルタ」と呼ばれる。
【０００８】
さらに低い低周波数はインダクタ２６として示されたフィルタリング要素を利用して、クロスオーバ・ネットワーク８の分岐２２を通って低周波数ドライバ２４へフィルタされる。クロスオーバ・ネットワークのこの部分は一般的に「ローパス・フィルタ」と呼ばれる。クロスオーバ・ネットワークは典型的には入力対１０の正入力１２および負入力１４を跨がって並列に構成されているネットワーク分岐を利用して周波数を帯域に区分するということが指摘されなくてはならない。
【０００９】
図１のグラフは二方向クロスオーバ・ネットワーク８から結果として生じたウーファおよびツイータ・ドライバの周波数応答を図示している。クロスオーバ・ネットワーク８は二方向スピーカシステムの一次クロスオーバとして描かれている。低周波数即ちウーファ応答２８は約２００Ｈｚでロールオフし始める。図１に描いたように、８２５Ｈｚで、ウーファ応答２８は基準応答である０ｄＢからマイナス３ｄBへ減衰する。ツイータ応答３０はオクターブ当り６ｄBの割合で大きさが増加しており、同様に８２５Ｈｚで基準応答の０ｄBからマイナス３ｄBとなる。しかし、８２５Ｈｚの後で、ツイータ応答３０は０ｄＢまで増加し、一方でウーファ応答２８はオクターブ当り６ｄＢの割合でロールオフし続ける。ウーファおよびツイータ応答を描いている曲線の交差は「クロスオーバ周波数」と定義される。入力対１０に現れるクロスオーバ周波数より大きな周波数は、低周波数ドライバ即ちウーファ・ドライバ２４へ導く、より高いインピーダンス経路である分岐２２ではなく、高周波数ドライバ即ちツイータ・ドライバ１８で終結しているより低いインピーダンス経路である分岐１６を進む。クロスオーバ周波数を選択するための実施は、更なる障害即ちクロスオーバ・ネットワークがスピーカ・システムのドライバへ理想的に整合しないことを回避するための一定の特性を比較考慮することによって注意深く評価および選択されなくてはならない。
【００１０】
図１はオクターブ当り６ｄBの減衰率特性を有する一次クロスオーバ・ネットワークを描いている。図２はオクターブ当り１２ｄBの減衰率特性である二次クロスオーバ・ネットワークを描いている。図３はオクターブ当り１８ｄBの減衰率特性である三次クロスオーバ・ネットワークを描いている。図４はオクターブ当り２４ｄBの減衰率特性である三次クロスオーバ・ネットワークを描いている。これらはより高い減衰率を得るために、クロスオーバ・ネットワークの各パラレルな分岐においてネットワーク内の要素数が増加していることを明らかにしている。
【００１１】
より高次のクロスオーバ・ネットワークはより鋭いフィルタリング装置である。例えば、一次クロスオーバ・ネットワークはオクターブ当り６ｄBの割合で減衰し、一方で二次クロスオーバ・ネットワークはオクターブ当り１２ｄBの割合で減衰する。従って、非常に低いクロスオーバ周波数が選択され、一次クロスオーバ・ネットワークが選択された場合には、非常に多くの低周波数がツイータへ渡されるであろう。これが意味することは、そのような結果として、望ましくない可聴歪みを生じ、パワー・ハンドリングを制限し、高次のクロスクオーバ・ネットワークのフィルタを使用することで避けることが出来るツイータ損害を容易に引き起こす。
【００１２】
図１から図４はクロスオーバ・ネットワークを描いており、その一方で、そのような例示によりクロスオーバ・ネットワークが一般的に各フィルタのパラレルな組として実行されていることを描いている。さらに、クロスオーバ・ネットワークはこれまで、必要とされるフィルタリングまたは電気音声スペクトルの周波数帯域への区分けを提供するためのコンデンサ２０のような、少なくとも一つ以上の容量性構成要素を含ませることを必要としてきた。高忠実度を熟知している者には、コンデンサがスピーカレベルの信号において使用するために理想的な構成要素では決してないことは認識されている。さらに、スピーカ・システム用に構成要素を正確に整合しまたは特性を与えることを試みる時、コンデンサに関連した許容差は極めて高価な構成要素コストへ導く傾向にある。さらに、音声システムを熟知しているものには、クロスオーバ・ネットワークで利用されている容量性構成要素のような個々の構成要素のコストを大きく含んでいる構成要素のコストは、音声システムの全体的な値段、特にスピーカに関連した全体的な値段に重要な影響をあたえていることが理解されている。
【００１３】
このように、必要とされているものは増幅器によって現された電気音声周波数スペクトルを、音声信号を再生することの出来るドライバへ与えるために複数の周波数帯域へ区分するためのシステムである。さらにより必要とされるのは、より信頼性がありかつより安価な構成要素を使用すると共に、必要とされる構成要素全体の数を減少させることで、音声システムに関連した構成要素のコスト、特にスピーカのコストを最小にするためのシステムである。
【００１４】
発明の要約
本発明は、クロスオーバ・ネットワーク回路内において明確なコンデンサを使用しないで帯域へ、電気音声信号の周波数区分することを実行するスピーカ・システムにおけるクロスオーバ・ネットワークを実行するための装置を提供する。
【００１５】
さらに、本発明は従来のクロスオーバ・ネットワークより実行のために必要とされる構成要素数を少なくしたクロスオーバ・ネットワークを使用して帯域への電気音声信号の周波数区分を提供するための装置を提供する。
【００１６】
さらに、本発明はＮの個々のドライバを縦続接続することでＮ方向のスピーカ・システムを形成することを可能とするクロスオーバ・ネットワーク・アーキテクチャを提供する。
【００１７】
本発明はスピーカ・システムのためのクロスオーバ・ネットワークを実現するために、新規なコンデンサの無いフィルタ・ネットワークを提供する。全種類のドライバと調和して動作するコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは、効果的に電気音声の低域、中間、高域帯域を各ドライバへ与えるために特定の周波数スペクトルに分割する。本発明のクロスオーバ・ネットワークはクロスオーバ・ネットワークへ明確なコンデンサを組込むことなくクロスオーバ・ネットワークの機能性を実行する。
【００１８】
本発明のクロスオーバ・ネットワークにより改善されたインピーダンス特性および位相特性の結果がもたらされる。本発明のコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは従来のクロスオーバ・ネットワークより、利用する構成要素数は少ない。本発明の開示に従って実行された時、コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは電気音声スペクトルを区分し、それによって従来のクロスオーバ・ネットワークよりも改善されたパワー・ハンドリングの結果がもたらされる。
【００１９】
本発明のクロスオーバ・ネットワークにおいては、インダクタは高周波数を阻止しながら同時に、効率的により低い周波数信号を指定された低周波数ドライバへルート付ける。それゆえに、本発明に従った例示的なネットワークにおいて、高周波数にとって最も抵抗が低い経路は、高周波数ドライバであろう。
【００２０】
本発明のコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークにおける抵抗器は、直列のインダクタンスによるより高い周波数の損失を回復するように機能する一方で、同時に全部のネットワークのインピーダンスを均一化する。本発明の好ましい結果は相当するネットワークにおいて利用される構成要素の特性によって決定される。従って、コンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークのユニットとしての機能およびクロスオーバ・ネットワークの個々の要素の変化は、全スピーカシステムの再調整された性能を結果としてもたらすであろう。
【００２１】
本発明のこれらおよび他の特徴は以下の説明と添付された請求の範囲からより明確になるであろう、以下に述べられる本発明の実施により学び得る。
本発明の上述された利点および他の利点が得られる方法の理解のために、簡単に上述した本発明のより詳細な説明が、添付された図面において説明される特定の実施形態を参照することによってなされるであろう。これらの図面は本発明の典型的な実施形態のみを描いていることから、本発明の範囲を限定する趣旨ではないということが理解されるべきであり、添付された図面を使用することで本発明の更なる限定性および詳細が述べられおよび説明されるであろう。
【００２２】
好適な実施形態の詳細な説明
本出願において使用されている「増幅器」という用語は、取付けられたスピーカによる使用ために電気音声信号を十分なパワーまで強める能力を有する、任意の装置または電気回路を述べている。これらの装置はしばしば電力増幅器、又はアンプと呼ばれる。
【００２３】
また本出願において使用されている「ソース装置」という用語は、例えばテスト信号発生器のように、電気音声周波数信号を自らの内に完全に発生させるような、電気音声信号を発生させるための装置を述べている。源とする音響作用から電気音声周波数信号を発生させる装置は例えば、マイクロフォンである。源とする機械的作用から電気音声周波数信号を発生させる装置は例えば、電気ギター、電子キーボードである。録音され、プログラムされたメディアから電気音声周波数信号を発生させる装置は例えば、テープ・プレーヤ、蓄音機、ＣＤプレーヤ、シンセサイザなどである。無線周波数（ＲＦ）放送から、電気音声周波数信号を発生させる装置は例えば、チューナーである。
【００２４】
また本出願において使用されている「前置増幅器」という用語は、電気音声周波数信号を増幅器の入力に結合される前に、制御機能、および他の条件を実行し、又は電気音声周波数信号を処理する、ソース装置と増幅器の間に電気的に挿入されている装置を述べている。例えば、ソース装置間の選択、二つ以上のソース装置の同時ブレンデングまたはミキシング、ボリューム、トーン制御、等化、および／またはバランスである。そのような制御は所望されず、ソース装置からの電気信号がコンパチブルの特性があるならば、ソース装置は増幅器の入力と直接結合されうる。さらに上記機能の一つ以上は、時々、ソース装置内または増幅器内へ組込みまれているのを見出すことが可能である。
【００２５】
本出願において使用されている「電気音響変換器」という用語は、電気音声周波数信号を可聴信号に変換するための装置を述べている。
本出願において使用されている「ドライバ」という用語は、最も一般には直接的もしくは電気的に受動フィルタを経由して、増幅器の出力に接続された電気音響変換器を述べ、時として「ロウ・スピーカ（ｒａｗ  ｓｐｅａｋｅｒ）」と参照される。
【００２６】
本出願において使用されている「スピーカ」という用語は、例えば音楽または言葉などの電気音声周波数信号をそのような音楽または言葉の可聴信号へ変換するために、典型的には二つ以上のドライバおよび電気的な受動フィルタを内部に備え付けた箱のような囲いから成る装置をいう。前記ドライバは、適応するように設計された可聴周波数スペクトルの部分に関して異なるであろう。
【００２７】
本出願において使用されている「電気的な受動フィルタ」という用語は、少なくとも一つの電気要素、例えばコンデンサ、又は増幅器の出力とドライバの入力の間に回路内に配線されたインダクタを述べ、その要素の目的は、スピーカの箱のような囲いの中に典型的に配置され、特定のドライバには不適切な周波数を減衰させることである。
【００２８】
本出願において使用されている「クロスオーバ」という用語は、少なくとも一つの電気的な受動フィルタを述べている。
本出願において使用されている「音声システム」という用語は、スピーカ、増幅器、前置増幅器、ソース装置を含む任意の装置、または装置の組を述べている。
【００２９】
本発明はその範囲内いおいて、音声システム増幅器によって生成された電気音声スペクトルを、スピーカ内の対応するドライバに電力を供給する複数の周波数帯域へ区分するための装置を実施化する。本発明の周波数区分過程は、電気音声スペクトルを区分するために、コンデンサを必要としないクロスオーバ・ネットワークを利用することで達成される。さらに、本発明は、電気音声スペクトルを周波数帯域に区分するクロスオーバ・ネットワークのフィルタ分岐が従来技術において典型的な並列構成よりむしろ直列構成であるアーキテクチャを利用している。本発明の目的は、クロスオーバ・ネットワークの実現に必要とされる構成要素数を減少しかつ構成要素の種類を変更する手段を提供することである。
【００３０】
本発明は、さらにクロスオーバ・ネットワークにおけるコンデンサの退化的な効果によって妨げられないクロスオーバ・ネットワークを提供する。本発明を利用する結果として、スピーカのインピーダンス曲線上に結果として生じるスムーシング効果が含まれる。さらに、スピーカ内のドライバのグループ分けに関連したパワー・ハンドリングは顕著に改善され、このため全システムのダイナミックレンジを増加させる。
【００３１】
さらに、本発明のクロスオーバ・ネットワークの適応する性質により、クロスオーバ・ネットワークに関連して従来なされてきた設計努力が非常に減少され、開発時間が短縮され、装置をより低いコストにする。
【００３２】
図５は本発明の好適な実施形態に従った、コンデンサの無い二方向の直列構成クロスオーバ・ネットワークの簡単な概略図を描いている。音声システムにおいて増幅器の出力に現れた電気音声信号は、同時発散音声周波数を含み、本発明のコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークへの正入力４２および負入力４４を有する入力対４０を経由するクロスオーバ入力に取り付けられる。周波数帯域への電気音声信号の区分を容易にするため、本発明のコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークは正入力４２と電気的および導電的に結合している第一の入力端を有するインダクタ４６から構成される。インダクタ４６は、ツイータ４８または高周波数ドライバ４８としても知られている高周波数電気音響変換器４８と分路または並列に電気的結合されている。高周波数ドライバ４８は正入力が、正入力４２およびインダクタ４６の第一の入力端と電気的および導電的に結合するように配向されている。同様に、高周波数ドライバ４８の負入力は、インダクタ４６の第二入力端と結合されており、それによって図５に示すような分路または並列構成を完成する。
【００３３】
図５に描いたようなコンデンサの無い二方向クロスオーバ・ネットワークは、さらに分路または並列構成において低周波数ドライバ５２の周辺の信号の一部を部分的にバイパスするための分路抵抗器５０から構成されている。低周波数電気音響変換器５２は当業者には、低周波数ドライバまたはウーファ５２として知られている。低周波数ドライバ５２は、低周波数ドライバ５２の正入力は電気的または導電的に分路抵抗器５０の第一端およびインダクタ４６の第二端とそれぞれ結合され、さらに高周波数ドライバ４８の負入力とも結合されるように構成されることが好ましい。並列構成を完成させるため、分路抵抗器５０の第二端は低周波数ドライバ５２の負入力および入力対４０の負入力４４と電気的および導電的に結合されている。抵抗５０の可能な値は、ドライバの特性によって約４Ωから無限大までの範囲を有する抵抗を含み得る。
【００３４】
典型的なインダクタ４６の値は、約４から１０オームのインピーダンスを示す高周波数ドライバ４８のために約０．１ミリヘンリから１ミリヘンリまでの範囲を有するインダクタを含み、そして２ＫＨｚ以上の提案された周波数応答を含む。高周波数ドライバ４８の一つの例は、電子ダイナミック・ドーム・ツイータ（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｄｙｎａｍｉｃ  ｄｏｍｅ  ｔｗｅｅｔｅｒ）である。本例示では、１インチの電子ダイナミック・ドーム・ツイータを明記しているが、既知の高周波数ドライバの全種類を利用し得ることを指摘されなければならない。
【００３５】
図６は、本発明の好適な実施形態に従った、コンデンサの無い三方向の直列構成クロスオーバ・ネットワークの簡単な概略図を描いている。図５のように、図６の三方向クロスオーバ・ネットワークは入力対４０を経由して、電気音声信号を受信するように描かれている。しかし、図６の三方向クロスオーバ・ネットワークはさらに中間範囲のドライバとして知られている追加の中間周波数電気音響変換器５４を含んでおり、該中間周波数電気音響変換器５４は与えられた電気音声信号の中間周波数を音響エネルギへ最適に変換する。
【００３６】
図６に描かれているように、コンデンサの無い三方向クロスオーバ・ネットワークは、直列結合された低周波数ドライバ５８と電気的および導電的に分路または並列構成に結合するための分路抵抗器６０と、中間周波数ドライバ５４からさらに構成されている。並列構成を完成させるために、分路抵抗器６０の第二端は低周波数ドライバ５８の負の入力端と電気的および導電的に結合している。
【００３７】
図５の二方向クロスオーバ・ネットワークに類似して、図６の三方向クロスオーバ・ネットワークは、高周波数ドライバ５６と分路結合されかつ分路抵抗器６０と直列結合されたインダクタ６２を含む。さらに、中間周波数ドライバ５４に分路結合されたインダクタ６４は、インダクタ６２に直列結合されている。図６の三方向クロスオーバ・ネットワーク要素に対する例示的な構成要素値には、約８オームのインピーダンスを有する高周波数ドライバ５６を持ってインダクタ６２に対する０．２５ミリヘンリの典型値を含み、５ＫＨｚより高い周波数応答を含む。さらにインダクタ６４は、約８オームのインピーダンスそして５００−５ＫＨｚの周波数応答を有する中間周波数ドライバ５４を持って１．０ミリヘンリの例示的値を想定し、約８オームの典型的インピーダンスおよび５００Hz以下である周波数応答を有する低周波数ドライバ５８を想定し得る。さらに、図６の三方向配置における分路抵抗器６０は例示値である８オームを想定し得る。これらの値は特定の実施用の単なる例示値を表しており、本発明における三方向クロスオーバ・ネットワークにおいて独自の作用を提供する他の抵抗値およびインダクタ値を利用することは可能である。
【００３８】
図７は、本発明に従ってさらにＮ方向クロスオーバ・ネットワークへ拡大可能な、コンデンサの無い四方向の直列構成クロスオーバ・ネットワークを描いている。図８は、高周波数ドライバ、上側中間周波数ドライバ、下側中間周波数ドライバ、低周波ドライバから構成された四方向スピーカ・システムを描いている。さらに図７は、そのようなコンデンサの無い直列構成クロスオーバ・ネットワークを実現するための典型的なインダクタ値および抵抗値を描いている。またコンデンサの無いクロスオーバ・ネットワークはＮ方向システムに拡大されうることが指摘されなくてはならない。
【００３９】
図８および図９は、並列回路構成を組み込んでいる代替的な実施形態の、簡単な回路図を描いている。図６に示した前の実施形態においては、インダクタ６４は中間周波数ドライバ５４を跨がって結合されている。図８および図９に示す本発明の実施形態においては、インダクタ６６（図８）は代わりに他の全てのより高い周波数ドライバと同様に近くのドライバを跨いで分路結合されている。このような実施はネットワークの利得を改善する。従って、そのような並列回路構成を付加することによって、クロスオーバ周波数点と同様に信号レベルを調整し得る。本発明の実施形態においては、高周波数ドライバと低周波数ドライバは並列に配線されているため、それらの領域における、効率の全体的な利得は改善され得る。同じように、図９は本発明の代替的な分路インダクタ構成を利用した、コンデンサの無い、代替的なＮ方向直列構成クロスオーバ・ネットワークのための四方向システムを描いている。
【００４０】
当業者は、例えば周波数整形および非線型利得機能のために、回路にコンデンサを付加出来ることを認識している。コンデンサのそのような付加は、本発明の範囲内と考えられる。さらに、信号へ限界調整を提供するために「コンデンサを付加する」という明確な目的のためには、外部のコンデンサを付加できるということがさらに期待される。そのようなわずかばかりの修正は本発明の範囲に属するものと考えられている。
【００４１】
当業者はウーファに跨がった分路抵抗器はドライバの仕様によって、除去可能であることも理解している。一例は充分な効率を有するツイータであろう。
本発明は、本発明の趣旨または重要な特性から離れることなく、他の特定な形態で実施することが可能である。上述の実施形態はあらゆる点で、単に例示的なものと考えられており、限定するものとして考えられていない。従って本発明の範囲は、上記詳述によってではなく添付された特許請求の範囲によって表される。本発明は特許請求の範囲に同等な意味および範囲に当てはまる全ての変化を包含している。
【００４２】
保護される特許として請求し望所望するものは特許請求の範囲に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  先行技術に従った、少なくとも一つのコンデンサを利用したクロスオーバ・ネットワークの簡略図である。
【図２】  先行技術に従った、少なくとも一つのコンデンサを利用したクロスオーバ・ネットワークの簡略図である。
【図３】  先行技術に従った、少なくとも一つのコンデンサを利用したクロスオーバ・ネットワークの簡略図である。
【図４】  先行技術に従った、少なくとも一つのコンデンサを利用したクロスオーバ・ネットワークの簡略図である。
【図５】  本発明の好適な実施形態に従った、コンデンサの無い二方向直列構成クロスオーバ・ネットワークの簡略回路図である。
【図６】  本発明の好適な実施形態に従った、コンデンサの無い三方向直列構成クロスオーバ・ネットワークの簡略回路図である。
【図７】  本発明の好適な実施形態に従った、コンデンサの無い四方向直列構成クロスオーバ・ネットワークの簡略回路図である。
【図８】  本発明の別の好適な実施形態に従った、コンデンサの無い三方向直並列構成クロスオーバ・ネットワークの簡略回路図である。
【図９】  本発明の好適な実施形態に従った、コンデンサの無いＮ方向直並列構成クロスオーバ・ネットワークの簡略回路図である。
【図１】
0004243021.tif 000002
【図２】
0004243021.tif 000003
【図３】
0004243021.tif 000004
【図４】
0004243021.tif 000005
【図５】
0004243021.tif 000006
【図６】
0004243021.tif 000007
【図７】
0004243021.tif 000008
【図８】
0004243021.tif 000009
【図９】
0004243021.tif 000010