Способ передачи акустического сигнала

 

Изобретение относится к электроакустике и звукоусилительной технике и может быть использовано для усиления звуковых сигналов. Существо изобретения: подавление акустической обратной связи в системе звукоусиления достигается непрерывным изменением фазы электрического сигнала за счет механического вращения системы из двух микрофонов с восьмерочной характеристикой направленности вокруг общей оси вращения, акустические оси которых предварительно располагают под прямым углом, а сигналы суммируют с фазовым сдвигом лУ2, который обеспечивают широкополосным фазосдвигающим устройством, что позволяет получить оптимальный закон изменения фазы сигнала независимо от его частоты,2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 04 R 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (5 с

С), Qh

И >

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708452/10 (22) 21,06.89 (46) 07,09.92. Бюл. N. 33 (71) Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Л.С.Осинцева и Н,Д.Полевик (56) Авторское свидетельство СССР

М 100643, кл, Н 04 R 3/02, 1955. (54) СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ АКУСТИЧЕСКОГО

СИГНАЛА (57) Изобретение относится к электроакустике и звукоусилительной технике и может быть использовано для усиления звуковых сигналов, Существо изобретения: подавлеИзобретение относится к электроакустике и звукоусилительной технике и может быть использовано для усиления звуковых сигналов, Целью изобретения является улучшение качества передачи за счет повышения эффективности подавления акустической обратной связи.

Цель достигается тем, что по способу усиления звука в системе звукоприемник— фазосдвигающее устройство — усилител ьгромкоговорител ь, предусматривающей непрерывное изменение фазового сдвига электрических колебаний, подводимых к громкоговорителю, согласно изобретению для изменения фазового сдвига непрерывно вращаютдва микрофона с ".восьмерочными" характеристиками направленности вокруг общей оси вращения, предварительно расположив их так, что их акустические оси перпендикулярны друг другу, при этом ((9) Я (!ц 1 760645 А 1 ние акустической обратной связи в системе звукоусиления достигается непрерывным изменением фазы электрического сигнала за счет механического вращения системы из двух микрофонов с "восьмерочной" характеристикой направленности вокруг общей оси вращения, акустические оси которых предварительно располагают под прямым углом, а сигналы суммируют с фазовым сдвигом к/2, который обеспечивают широкополосным фазосдвигающим устройством, что позволяет получить оптимальный закон изменения фазы сигнала независимо от его частоты, 2 ил, сигналы микрофонов суммируют с фазовым сдвигом 5Г/2 .

На фиг, 1 изображена схема устройства, в которой реализован предлагаемый способ звукоусиления, Пунктирными линиями изображены акустические оси микрофонов, а д0 — угол между ними, На фиг, 2 изображены характеристики направленности микрофонов — кривые 1 и 2 (пунктирная линия характеристики направленности второго микрофона) и микрофонной системы при суммировании выходных сигналов микрофонов с фазовым сдвигом

Я/2 — кривая 3, где р — угол, образованный направлением на источник S звука и осью У; г — расстояние до микрофонов.

Звуковой сигнал от источника S звука под углом р попадает на микрофоны 1 и 2 с

"восьмерочной" характеристикой направленности. После сдвига по фазе на . к/2 фазосдвигающим устройством 3 сигнал с микрофона 2 суммируется с сигналом с мик1760645

tg 1/—

cos (p+ 45 ) — сов (p — 45 + — — — 2) 40 cos (p+ 45 ) cos (p+ 45 )

= — tg (p+4F); g = — p — 45о, При изменении угла прохода звукового сигнала от источника звука p(cM, фиг. 2) от

-45 до 315 фаза суммарного сигнала меняется от 0 до — 2 тг.

0(с) = Е Ро з п (ют —,,/1 — 45 )

Х

Как видно из выражения для суммарного сигнала, при вращении микрофонной системы вокруг оси фаза его непрерывно меняется от 0 до 2 х, У При неравномерном вращении микрофонной системы вокруг оси с частотой

55 со фаза суммарного сигнала ф = — в — 45 имеет линейный закон изменения от времени t.

Предложенный способ звукоусиления стабильно обеспечивает фазовую модуляцию сигнала с амплитудой 180 (так как крирофона 1. После этого суммарный сигнал подается на вход усилителя 4, а усиленный сигнал поступает на громкоговоритель 5.

Звуковой сигнал от источника S поступает на микрофоны 1 и 2, имеющие "восьмерочную" характеристику направленности, в результате чего на выходах микрофонов появляются электрические сигналы, соотношение амплитуд которых определяется направлением прихода звукового сигнала на микрофоны, Сдвинутый по фазе сигнал с микрофона 2 на л/2 фазосдвигающим устройством 3 суммируется с сигналом микрофона 1, Суммарный сигнал имеет фазу, определяемую соотношением амплитуд сигналов с микрофонов 1 и 2, т.е, направлением прихода звукового сигнала на звуковой приемник.

После усиления по мощности усилителем 4 сигнал поступает на громкоговоритель 5 и излучается в озвучиваемое пространство. Часть усиленного звукового сигнала поступает по цепи акустической обратной связи на микрофоны. Так как звуковой приемник непрерывно вращается вокруг оси О, фаза регенерированного сигнала, поступающего на вход системы звукоусиления по цепи обратной связи, непрерывно меняется, т,е, сигнал модулируется по фазе, что приводит к срыву автоколебаний системы звукоусиления.

Рассмотрим более подробно работу системы звукоусиления, в которой реализован данный способ звукоусиления, Звуковое давление, создаваемое источником S звуковых волн, создает на выходах микрофонов 1 и 2 напряжения

U1 = Š— D1 (P + До/2), г1

U2= E — D2 (P — до/2), г2 где Š— осевая чувствительность микрофонов;

r — расстояние до источника звука;

Ро — эффективное значение звукового давления, создаваемого источником на расстоянии 1 м от его центра:

D1 p u D2 (p) — характеристики направленности микрофонов по звуковому давлению.

Для микрофонов с "восьмерочной" характеристикой направленности D (p) = cos

При перпендикулярности акустических осей

7f Ро микРофонов до = —; U1 = E — cos(Р+

2 r1

+ 45о); U2= Š— cos (p-45 ). г2

Напряжения на выходах микрофонов при гармоническом звуковом сигнале

01 (t) = cos (p + 45O) sin o) t;

Е Ро

r1

U2 (t) = cos (p — 45 ) $111 (в С + О) . гг

При расположении микрофонов на общей оси вращения в непосредственной близости друг от друга можно пренебречь разностью фаз сигналов на выходе микрофонов О = О, так как r1 = гг =- r.

При сдвиге по фазе на к/2 сигнала с микрофона 2 и после суммирования сигналов с микрофонов 1 и 2 получим

U (t)< = cos (p+45 ) sinmt+

Г

+ cos (p — 45 ) sin (cu t — — ) =

Е Ро о г

Г 2

= U sin (cut+Q); U= х

ЕР, х cos2 (p + 45о) + Sln2 (p + 45о) = о

Таким образом, характеристика направленности микрофонной системы имеет форму круга и при вращении ее вокруг оси амплитуда электрического сигнала постоянна, Фаза суммарного сигнала ф является функцией угла p:

U1 sin 0 + U2 sin (- — )

К

t9 Ф

U1 соз 0 + U2 соз (— 2)

Подставим выражения для 01 и U2

35 о

1760645 вая зависимости количества энергии, поступающей на вход системы, симметричная, периодическая функция, то изменение фазы сигнала от 0 до 2 л в предлагаемом способе звукоусиления можно рассматривать анало- 5 гично симметрично пилообразному закону с амплитудой девиации фазы 180 ) и линейный закон ее изменения в диапазоне звуковых частот, определяемый широкополостностью фазосдвигающего устройства 10 при непрерывном равномерном вращении микрофоннсй системы, что является оптимальным для подавления акустической обратной связи.

Существенное влияние на эффективность работы системы звукоусиления оКВзывает значение частоты изменения фазы сигнала. Повышение частоты улучшает стабильность работы системы звукоусиления, 20

Предел усилени о частоты ставит уровень искажений, обусловленных фазовой модуляцией сигнала. Найденное опытным путем максимально допустимое значение частоты изменения фазы, при котором слушатели 25 еще не замечают помеху, составляет 4 — 4,5 периода в секунду.

Использование предлагаемого способа звукоусиления обеспечивает по сравнению с существующими способами улучшение качества звукоусиления за счет оптимального подавления акустической обратной связи в системах звукоусиления во всем диапазоне звуковых частот при незначительных затратах на реализацию способа и сравнительной простоте используемого оборудования.

Формула изобретения

Способ передачи акустического сигнала, заключающийся в приеме акустического сигнала, преобразовании его в электрический сигнал, непрерывном изменении фазового сдвига сигнала, его усилении и преобразовании в акустический сигнал, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения качества передачи за счет повышения эффективности подавления акустической обратной связи, прием сигнала осуществляют двумя соосными приемниками с дипольными диаграммами направленности; акустические оси которых перпендикулярны друг другу, а изменение фазового сдвига осуществляют путем вращения этих приемников вокруг их общей оси, при этом сигналы приемников перед усилением суммируютсфазовым сдвигом, равным л/2 .

1760645

Составитель Л.Осинцева

Техред М.Моргентал Корректор П.Гереши

Редактор Т.Юрчикова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3193 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5