Beschreibung
Handapparat für die Fernsprechtechnik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Handapparat für die Fernsprechtechnik mit eingebauter Hörkapsel und eingebautem Mikrofon.
Für eine einwandfreie Kommunikation zwischen zwei Telefon- partnern ist es wichtig, daß ein Fernsprechgerät möglichst wenig von einem ankommenden Signal reflektiert. Reflektionen entstehen nicht nur im Bereich der Fernsprechgeräteschaltung, sondern auch im Bereich des Handapparates. Insbesondere wird von der Sprechkapsel das akustische Signal der Hörkapsel emp- fangen und wieder auf die Fernsprechleitung übertragen. Der Telefonbenutzer hat dann den Eindruck von Reflexionen, Helligkeit und Echos.
Der Grund dafür ist unter anderem eine geringe akustische Dämpfung zwischen Hörkapsel und Mikrofon bei Handapparaten aufgrund von Schallabstrahlung in der Hörerinnenseite (Rückkopplung) .
Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß insbesondere schnur- lose Telefone und Mobiltelefone, welche mehr oder weniger lediglich aus einem Handapparat bestehen, heute derart stark miniaturisiert sind, daß Probleme bei der Abstrahlung tiefer Frequenzen unter 1 kHz auftreten. Dies wird zusätzlich durch ein unergono isches Design verstärkt, bei dem im praktischen Gebrauch ein Luftspalt zwischen Hörmuschel und Ohr auftritt.
Weiterhin besteht bei der Miniaturisierung von Handapparaten ein ungünstiges Verhältnis zwischen Sprachsignal und Umweltgeräuschen im Mikrofonsignal. Insbesondere bei kurzen Handap- paraten, wie z.B. schnurlosen Telefonen bzw. Mobiltelefonen, besteht eine große Entfernung zwischen Mikrofon und Mund (das
Mikrofon ist m Richtung Ohr verschoben) , so daß starke U - weltgerausche den Sprachschall des Benutzers überdecken.
Diese Nachteile versucht man durch lange Gerate mit großem Abstand zwischen Horkapsel und Mikrofon, durch große flache Hörmuscheln, die mit dem Ohr bei der Benutzung weitgehendst abgedeckt werden, durch eine geringe Horkapsellautstarke, bzw. durch Echokompensationsverfahren mit Audiosignalverar- beitung zu vermeiden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Handapparat der eingangs genannten Art anzugeben, der sich auch nach einer Miniaturisierung durch eine gute akkustische Dampfung zwischen Horkapsel und Mikrofon auszeichnet und im Mikrofon- signal ein gunstiges Verhältnis zwischen Sprachsignal und U - weltgerauschen bietet.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Anordnung dadurch gelost, daß das Mikrofon ein mit einer unidirektionalen Richtcharakteristik ausgebildeter Druckgradientenempfanger ist, der auf der Vorderseite des Handapparates derart angeordnet ist, daß die Emsprechoffnung des Mikrofons m der Ebene der Vorderseite des Handapparates endet und die hintere Kompensationsoffnung des Mikrofons im Bereich der Unterseite des Handapparates endet.
Bei dem erfmdungsgemäßen Handapparat wird der Schall von der Horkapsel unterdruckt, wobei keine Kosten für eine aufwendige mechanische Konstruktion oder für eine digitale Signalverar- beitung entstehen. Weiterhin wird auch der Schall aus dem Handapparateinneren, der durch Gehauseundichtigkeiten austritt, unterdruckt. Daruberhmaus unterdruckt die Richtcharakteristik des unidirektionalen Mikrofons auch den Stor- schall aus der Umgebung.
Ein weiterer Vorteil des erfmdungsgemaßen Handapparates liegt darin, daß durch Drehen der Mikrofonkapsel das Dicken-
maß des Mikrofons anstatt des Durchmessers für die Einbaulange im Handapparat bestimmend ist. Da die Dicke der Mikrofon¬ kapsel m der Regel nur weniger als 50 % des Durchmessers betragt, kann der Handapparat kurzer ausgebildet sein.
Weitere Ausgestaltungen des erfmdungsgemaßen Handapparates ergeben sich aus den Unteranspruchen sowie aus der Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispiels.
Es zeigen
Figur 1A schematisch ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfm- dungsgemaßen Handapparates,
Figur IB schematisch die Richtcharakteristik des Mikrofons m dem m Figur 1 dargestellten Handapparat,
Figur 2A schematisch einen bekannten Handapparat,
Figur 2B schematisch die Richtcharakteristik des Mikrofons m dem m Figur 1 dargestellten Handapparat,
Figur 3A schematisch einen weiteren bekannten Handapparat, und
Figur 3B schematisch die Richtcharakteristik des Mikrofons m dem m Figur 1 dargestellten Handapparat,
Es soll zuerst anhand der Figuren 2A bis 3B, welche bekannte Handapparate darstellen, der Stand der Technik beschrieben werden.
Abbildung 2A zeigt einen Handapparat mit einem bekannten un- gerichteten, omnidirektionales Mikrofon, welches keine bevor- zugte Schalleintrittsrichtung besitzt. Daher wird der Schall aus allen Richtungen mit gleicher Lautstarke aufgenommen, auch von der Handapparateunterseite.
Dies gilt bis auf geringe Abschattungseffekte aufgrund der Abmessungen der Horkapsel αes Handapparates nahezu für das gesamte Frequenzband des Telefons.
Figur 2A zeigt einen Handapparat 7 langer Bauart mit einem omnidirektional gerichteten Mikrofon 8 und einer Horkapsel 5. In der Figur 2A ist bildlich angedeutet, wie sich diese Situation bei einem derartig aufgebauten Standardhandapparat darstellt. Ein Doppelfall zeigt von der Telefonunterseite m Richtung des Mundes. Die Lange dieses Pfeils beschreibt die Empfindlichkeit der Mikrofonanordnung in diese Richtung. Die m Figur 2B mit der geschlossenen Linie aufgespannte Flache der Richtcharakteristik beschreibt die Empfindlichkeit des Mikrofons für Umgebungsschall . Die darin eingezeichneten Em- zelfalle deuten die Mikrofonempfmdlichkeit in Richtung auf die Horkapsel sowie den Schallaustritt aus dem Handapparat aufgrund von Gehauseundichtigkeiten an. Die durch diese Pfeile aufgespannte Flache ist ein Maß für die Empfindlichkeit des Mikrofons für Schall aus dem Handapparat.
Figur 3A zeigt einen bekannten Handapparat mit einem unidi- rektional ausgerichteten Richtmikrofon, welches auf der Oberseite des Handapparates über eine Schallemtrittsoffnung und auf der Vorderseite des Handapparates über eine rückwärtige Kompensationsoffnung verfugt. Hier ist deutlich zu erkennen, daß bei gleicher Empfindlichkeit des Mikrofons m Richtung Mund die aufgespannte Flache der Richtcharakteristik deutlich kleiner ist und somit weniger Umgebungsschall aufgenommen wird. Aus bestimmten Richtungen wird dabei sogar so gut wie kein Schall aufgenommen.
In Figur 1A ist ein Handapparat 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieser Handapparat verfugt über ein uni- direktional gerichtetes Mikrofon 2 mit einer Hauptschallem- trittsoffnung 3 und einer rückwärtigen Kompensationsoffnung 4, sowie über einen Hörer 5. Durch die veränderte Anordnung des Richtmikrofons 2 bei dem erfmdungsgemaßen Handapparat 1
kann eine Richtcharakteristik erzeugt werden, die bei miniaturisierten Handapparaten auf den Mund des Benutzers ausgerichtet ist und gleichzeitig ein Empfindlichkeitsminimum in Richtung des Hörers 5 besitzt.
Wie aus der Figur 1A zu erkennen ist, eignet sich diese Anordnung besonders gut für kurze Handapparate, da sich hier das Mikrofon hinter dem Mund bzw. oberhalb des Mundes befindet. Der Vergleich mit den Figuren 2A und 3A ergibt, daß bei gleicher Signalempfindlichkeit in Richtung Mund der Schall aus Richtung der Hörkapsel deutlich besser unterdrückt wird. Dabei ist die gesamte aufgespannte Fläche der Richtcharakteristik bei der Anordnung von Figur 2 und Figur 1 ähnlich, so daß auch der Umgebungsschall vergleichbar gut unterdrückt wird.
Die Richtcharakteristik des unidirektionalen Mikrofons unterdrückt auch Störschall aus der Umgebung. Es ergibt sich ein Signal-Störschall-Verhältnis wie bei einer Mikrofonanordnung mit einem 0,7- bis 0,5-fachen Mund-Mikrofon-Abstand ohne eine Nachbearbeitung zur Störgeräuschbefreiung.
Messungen an Versuchsaufbauten haben ergeben, daß mit dem erfindungsgemäßen Handapparat gegenüber dem in Figur 3A darge- stellten Handapparat um ca. 10 bis 15 dB und gegenüber dem in Figur 2A dargestellten Handapparat sogar um mehr als 15 dB bessere Entkopplungswerte erreichbar sind.
Durch das Drehen des Mikrofons ist anstatt des Durchmessers des Mikrofons die Dicke des Mikrofons für die Einbaulänge im Handapparat bestimmend. Da die Dicke des Mikrofons in der Regel weniger als 50 % des Mikrofondurchmessers beträgt, kann der Handapparat erheblich verkürzt werden.
Die unidirektionale Richtcharakteristik kann durch den gezielten Einsatz von Schutzfliesen beeinflußt werden. Da zum Schutz des Mikrofons in der Regel Schutzfließse auf die Mi-
krofonkapsel oder den Schalleintritt im Handapparat aufgebracht werden, ermöglicht die Auswahl des Fließes unter Berücksichtigung dessen akustischer Impedanz den Einsatz von bidirektionalen Mikrofonkapseln. Diese sind in der Regel ein- facher aufgebaut, kleiner und kostengünstiger als Mikrofon- kapsel mit unidirektionaler Charakteristik.
Weiterhin kann durch kleine Veränderungen des Fließmaterials die Richtcharakteristik und der Frequenzgang der Mikrofonein- heit verändert, stabilisiert und angepaßt werden.