close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16336

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
H 04R 9/06
H 04R 3/04
(2006.01)
(2006.01)
АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА С МАЛЫМ ВНЕШНИМ
ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20100737
(22) 2010.05.14
(43) 2011.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Полоцкий государственный университет" (BY)
(72) Автор: Железняк Владимир Кириллович (BY)
BY 16336 C1 2012.10.30
BY (11) 16336
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Полоцкий государственный
университет" (BY)
(56) RU 8197 U1, 1998.
RU 3073 U1, 1996.
RU 2007142625 A, 2009.
SU 665409 A1, 1979.
WO 03/094572 A1.
JP 7162985 A, 1995.
JP 10051890 A, 1998.
(57)
1. Акустическая система с малым внешним переменным магнитным полем, содержащая усилитель мощности и пару соединенных встречно головок громкоговорителей с противоположно направленными магнитными моментами, отличающаяся тем, что содержит
симметричный микрофонный усилитель, несимметричный выход которого через регулятор уровня входного сигнала соединен со входом двухканального усилителя мощности с
малыми информационными полями рассеивания, вход которого выполнен в виде одноканального усилительного каскада с двухканальным инверсным выходом, выход "+" которого соединен через первый канал симметричного усилительного по мощности каскада
указанного усилителя со входом первого двухканального выходного усилительного каскада, а выход "-" - через второй канал симметричного усилительного по мощности каскада
указанного усилителя со входом второго двухканального выходного усилительного каскада, причем выходы "+" первого и второго двухканальных выходных усилительных каскадов соединены соответственно с первой и второй головками громкоговорителей в
указанной паре, а выходы "-" - с заземленной средней точкой указанной пары головок.
2. Акустическая система с малым внешним переменным магнитным полем, содержащая усилитель мощности и пары соединенных встречно головок громкоговорителей с
противоположно направленными магнитными моментами, при этом магнитные моменты
Фиг. 1
BY 16336 C1 2012.10.30
ближайших головок громкоговорителей соседних пар противоположно направлены, отличающаяся тем, что содержит две пары головок громкоговорителей, симметричный
микрофонный усилитель, несимметричный выход которого через регулятор уровня входного сигнала соединен со входом двухканального усилителя мощности с малыми информационными полями рассеивания, вход которого выполнен в виде одноканального
усилительного каскада с двухканальным инверсным выходом, выход "+" которого соединен через первый канал симметричного усилительного по мощности каскада указанного
усилителя со входом первого двухканального выходного усилительного каскада, а выход
"-" - через второй канал симметричного усилительного по мощности каскада указанного
усилителя со входом второго двухканального выходного усилительного каскада, причем
выходы "+" первого и второго двухканальных выходных усилительных каскадов соединены соответственно с первыми головками громкоговорителей указанных двух пар, а выходы "-" соединены со вторыми головками громкоговорителей указанных двух пар и с
заземленной средней точкой указанных двух пар головок.
3. Акустическая система по п. 2, отличающаяся тем, что содержит две дополнительные пары головок громкоговорителей, дополнительный двухканальный усилитель мощности с малыми информационными полями рассеивания, вход которого выполнен в виде
одноканального усилительного каскада с двухканальным инверсным выходом, выход "+"
которого соединен через первый канал симметричного усилительного по мощности каскада указанного усилителя со входом первого двухканального выходного усилительного
каскада, а выход "-" - через второй канал симметричного усилительного по мощности каскада указанного усилителя со входом второго двухканального выходного усилительного
каскада, причем выходы "+" первого и второго двухканальных выходных усилительных
каскадов соединены соответственно с первыми головками громкоговорителей указанных
двух дополнительных пар, а выходы "-" соединены со вторыми головками громкоговорителей указанных двух дополнительных пар и с заземленной средней точкой указанных
двух дополнительных пар головок; вход дополнительного двухканального усилителя
мощности с малыми информационными полями рассеивания параллельно подключен ко
входу двухканального усилителя мощности с малыми информационными полями рассеивания и через регулятор уровня входного сигнала к несимметричному выходу симметричного микрофонного усилителя.
Изобретение относится к области радиотехники, конкретно к электроакустике, и может быть использовано на объектах, в которых должны быть устранены или в достаточной
степени ослаблены внешние информационные переменные магнитные поля громкоговорителей, усилителей мощности, кабелей акустических систем.
Известна акустическая система [1], включающая двухканальный усилитель мощности
низкой частоты. Каждый канал нагружен на головку громкоговорителя. Акустическая система аналогична представленным в упомянутой работе другим, отличающимся классом,
мощностью. Вход двухканального усилителя мощности акустической системы симметричен. Несмотря на достоинства таких акустических систем, им присущи существенные недостатки.
Недостатками этой акустической системы являются:
значительные поля рассеивания магнитной и электрической составляющих информационного электромагнитного поля. Это обусловлено тем, что токи в каналах усилителя
мощности синфазны, а следовательно, информационные поля рассеивания синфазны и
суммируются;
кроме этого, уровень интенсивности полей рассеивания высок, так как ток, отдаваемый в нагрузку (головка громкоговорителя), составляет от единиц до десятков ампер
(определяется озвучиваемой площадью замкнутого пространства);
2
BY 16336 C1 2012.10.30
высокий уровень тока, подаваемого на входы двухканального усилителя мощности,
что обусловливает значительные поля рассеивания подводящих кабелей.
Наиболее близка к заявляемой по технической сущности акустическая система с малым внешним переменным магнитным полем [2], состоящая из усилителя мощности и пары соединенных встречно головок громкоговорителей с противоположно направленными
магнитными моментами - варианты 1 и 2. Ближайшие головки громкоговорителей соседних пар также имеют противоположно направленные магнитные моменты. При двух парах указанные головки громкоговорителей размещены по углам квадрата, при этом
акустически все четыре головки могут быть направлены в одну сторону или попарно - в
противоположные стороны. Для варианта 3 наиболее близка к заявляемой по технической
сущности акустическая система с малым переменным магнитным полем [2], состоящая из
усилителя мощности и пары соединенных встречно головок громкоговорителей с противоположно направленными магнитными моментами, при этом магнитные моменты ближайших головок громкоговорителей соседних пар противоположно направлены. При
четырех парах указанные восемь головок громкоговорителей размещены в вершинах куба
таким образом, что четыре головки громкоговорителей на одной грани куба попарно соосны с четырьмя головками громкоговорителей, установленными на другой грани. Акустически все восемь головок могут быть направлены в одну сторону или соосные головки в противоположные стороны. Кроме того, диаметрально расположенные головки громкоговорителей по акустическому излучению ориентированы параллельно или антипараллельно.
Недостатки прототипа:
не обеспечивается снижение информационных полей рассеивания, так как усилитель
мощности питает головки громкоговорителей акустической системы значительными токами, обусловливающими поля рассеивания (токи единиц, десятков ампер);
кабели, подводящие сигнал к усилителю мощности акустической системы, излучают
значительные информационные поля рассеивания;
усилители мощности, соединительные кабели требуют дорогостоящих экранирующих
материалов (пермалоевые экраны, металлорукава, специальные металлические трубы) для
снижения полей рассеивания;
монтаж кабелей в трубах нарушает интерьер помещений.
Задачей изобретения является:
значительное снижение информационных полей рассеивания подводящими кабелями
и усилителем мощности акустической системы;
снижение экономических затрат схемно-конструктивными решениями.
Поставленная задача решается тем, что в акустическую систему с малым внешним переменным магнитным полем, состоящую из усилителя мощности и пар соединенных
встречно головок громкоговорителей с противоположно направленными магнитными моментами, в которой ближайшие головки громкоговорителей соседних пар также имеют
противоположно направленные магнитные моменты, внесены существенные изменения и
дополнения, а именно:
варианты 1, 2:
введен симметричный микрофонный усилитель;
регулятор уровня;
усилитель мощности выполнен двухканальным инверсным с малыми информационными полями рассеивания;
акустическая система выполнена активной, т.е. конструктивно акустическая система
включает симметричный микрофонный усилитель и усилитель мощности, выполненный
по двухканальной инверсной схеме;
вариант 3:
введен второй двухканальный усилитель мощности с малыми полями рассеивания,
выполненный по схеме, аналогичной первому упомянутому усилителю, а вход второго
3
BY 16336 C1 2012.10.30
усилителя мощности через регулятор уровня соединен с выходом симметричного микрофонного усилителя параллельно входу первого усилителя;
усилители мощности установлены конструктивно зеркально друг другу.
В акустическую систему введен симметричный микрофонный усилитель [3], благодаря
чему через подводящий микрофонный кабель на его вход подается весьма слабый сигнал
непосредственно от микрофона. Благодаря низкому уровню подводящего сигнала к микрофонному усилителю информационные поля рассеивания весьма низкого уровня, что исключает необходимость прокладки микрофонного кабеля в специальных стальных трубах.
Кроме того, при слабом уровне подводящего сигнала в качестве микрофонного кабеля возможно использовать волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). Преимуществом ВОЛС
является отсутствие излучения магнитных и электрических информационных полей.
Усиленный симметричным микрофонным усилителем входной сигнал подается на
вход двухканального усилителя мощности. Это обеспечивает строго симметричную по
уровню регулировку усиления в обоих каналах двухканального усилителя мощности.
Микрофонный усилитель выполнен с одноканальным выходом, а двухканальный усилитель мощности - с одноканальным входом, выход которого двухканальный инверсный,
причем первый инверсный выход через усилительные каскады первого канала двухканального усилителя мощности соединен с первой головкой громкоговорителя, для одной
пары соединенных встречно с заземленной средней точкой головок громкоговорителей,
второй инверсный канал через усилительные каскады идентично первому каналу усилителя мощности соединен со второй головкой громкоговорителя.
Формирование инверсных (противофазных) сигналов, подаваемых через усилительные каскады двухканального усилителя мощности, обеспечивает компенсацию информационных полей рассеивания первого и второго каналов. Компенсация обеспечивается тем,
что векторы напряженностей первого и второго каналов противофазны. Таким образом,
акустическая система излучает минимальное (на несколько порядков более слабое (информационное поле рассеивания), так как токи информационных сигналов подаются на
головки громкоговорителей в противофазе. Это взаимно компенсирует поля рассеивания.
Для соединенных встречно с заземленной средней точкой двух пар головок каждый
канал двухканального усилителя мощности питает в противофазе током информационных
сигналов первую пару соединенных встречно головок и вторую пару соединенных
встречно головок.
Для четырех пар головок введен второй двухканальный усилитель мощности с малыми полями рассеивания, вход которого через регулятор уровня соединен с выходом симметричного микрофонного усилителя параллельно входу первого усилителя мощности.
Четыре пары головок, подключенные к первому и второму усилителям мощности, запитаны током противофазно.
Подключение двух входов усилителей мощности к одному регулятору уровня обеспечивает повышение точности выставления одинакового уровня входного и выходного сигналов всех каналов двух усилителей мощности и соответственно позволяет устанавливать
высокий уровень компенсации информационных полей рассеивания каждого усилителя, а
их совместное ослабление увеличивается дополнительно благодаря их конструктивной
установке зеркально друг другу.
Предлагаемое включение элементов акустической системы позволяет при больших
информационных сигналах значительно ослабить излучение физических полей, что, по
мнению автора, является неочевидным.
Промышленная применимость легко реализуема при разработке и изготовлении акустических систем с использованием предлагаемой совокупности существенных признаков.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2 и 3, на которых представлены варианты
структурных схем.
4
BY 16336 C1 2012.10.30
Фиг. 1 - акустическая система с малым внешним переменным магнитным полем, состоящая из одной пары соединенных встречно с заземленной средней точкой головок
громкоговорителя.
Фиг. 2 - акустическая система с малым внешним переменным магнитным полем, состоящая из двух пар соединенных встречно с заземленной средней точкой головок громкоговорителя.
Фиг. 3 - акустическая система с малым внешним переменным магнитным полем, состоящая из соединенных встречно четырех пар головок громкоговорителя.
На фигурах приняты следующие обозначения:
1 - симметричный микрофонный усилитель;
2 - усилительный каскад с одноканальным входом и с двухканальным инверсным выходом;
3 - симметричный усилительный каскад;
4 - двухканальный выходной усилительный каскад;
5 - головка громкоговорителя;
6 - двухканальный усилитель мощности;
7 - акустическая система;
8 - регулятор уровня входного сигнала.
Вариант 1 акустической системы 7, включающей пару головок 5, соединенных
встречно с заземленной средней точкой, представлен на фиг. 1. Симметричный выход
микрофона через микрофонный кабель (на фиг. 1 не показаны) соединен со входом симметричного микрофонного усилителя 1, являющимся входом акустической системы 7.
Несимметричный выход упомянутого микрофонного усилителя 1 через регулятор уровня
8 соединен со входом усилительного каскада 2 с одноканальным входом и двухканальным
инверсным выходом. Выход "+" каскада 2 соединен с одним из каналов симметричного
усилительного по мощности каскада 3 двухканального усилителя мощности 6 и через последовательно соединенные каскады 3 со входом двухканального выходного усилительного каскада 4. Выход "+" упомянутого каскада 4 соединен с первой головкой I. Выход "-"
усилительного каскада 2 соединен со вторым каналом симметричного усилительного по
мощности каскада 3 двухканального усилителя мощности 6 и через последовательно соединенные каскады 3 со входом двухканального выходного усилительного каскада 4, выход "+" которого соединен со второй головкой II. Выходы "-" усилительных каскадов 4
обоих каналов двухканального усилителя мощности 6 соединены с заземленной средней
точкой пары головок 5.
Вариант 2 акустической системы 7, включающей пары головок 5, соединенных
встречно с заземленной средней точкой, представлен на фиг. 2. Элементы системы соединены аналогично акустической системе 7 фиг. 1, за исключением того, что выход "+"
двухканального выходного усилительного по мощности каскада 4 одного из каналов
двухканального усилителя мощности 6 соединен с головкой I первой пары, а выход "-"
упомянутого каскада 4 соединен с головкой II первой пары. Выход "+" двухканального
выходного усилительного по мощности каскада 4 второго канала двухканального усилителя мощности 6 соединен с головкой I второй пары, а выход "-" упомянутого каскада 4
соединен с головкой II второй пары. Кроме того, выходы "-" каскадов 4 обоих каналов
двухканального усилителя мощности 6 соединены с заземленной средней точкой двух пар
головок 5.
Вариант 3 акустической системы 7, включающей четыре пары головок 5, соединенных
встречно с заземленной средней точкой, представлен на фиг. 3. Элементы системы соединены аналогично акустической системе 7 фиг. 2, за исключением того, что выход симметричного микрофонного усилителя 1 через регулятор уровня 8 соединен со входом
усилительного каскада 2 второго двухканального усилителя мощности 6 параллельно ко
входу первого двухканального усилителя мощности 6.
5
BY 16336 C1 2012.10.30
Работает заявляемая акустическая система - варианты 1 и 2 (фиг. 1, 2) - следующим
образом. Акустический сигнал, преобразованный микрофоном в слабый электрический
сигнал, через симметричный микрофонный кабель поступает на симметричный вход микрофонного усилителя 1, являющийся входом акустической системы. Симметричный
выход микрофона, симметричный вход микрофонного усилителя 1 обеспечивают подавление синфазных электромагнитных помех. Слабый электрический сигнал усиливается
микрофонным усилителем 1, и корректируется его амплитудно-частотная характеристика.
Усиленный и скорректированный сигнал поступает через регулятор уровня 8 на вход усилительного каскада 2 с одноканальным входом и двухканальным инверсным выходом.
Несимметричный вход позволяет весьма точно выставить необходимый уровень выходных сигналов двухканального усилителя мощности 6. Усиленный усилительным каскадом
2 сигнал поступает на выходы. Сигналы на выходе усилительного каскада 2 инверсные
(противофазные). С выходов усилительного каскада 2 противофазные сигналы поступают
на симметричные входы симметричных усилительных каскадов 3 двухканального усилителя мощности 6. Усиленные сигналы поступают на входы двухканальных выходных усилительных каскадов 4. Выходные сигналы от усилительных каскадов 4 усилителя
мощности 6 питают головки 5 громкоговорителя. Причем акустические головки излучают
акустические сигналы синхронно (векторы складываются). Магнитные поля, образованные каждым каналом двухканального усилителя мощности, из-за того что они включены
инверсно, формируют моменты инверсные и поэтому компенсируются. Аналогично
сформированы поля магнитных головок 5 громкоговорителя.
Акустическая система варианта 3 (фиг. 3) работает аналогично акустической системе
7 варианта 2 (фиг. 2), за исключением введенного второго усилителя мощности 6, соединенного параллельно первому усилителю мощности, т.е. сигналы строго одного уровня в
первом и втором усилителях питают акустическую систему. Причем второй усилитель
мощности 6 конструктивно установлен зеркально первому. Помимо того что в каждом
усилителе каналы инверсны (компенсируют информационные поля рассеивания), первый
и второй усилители 6 компенсируют остаточные поля рассеивания. В результате дополнительной компенсации при увеличении токов потребления и, соответственно, полей рассеивания их уровень не увеличивается.
Использование предлагаемой акустической системы значительно снижает информационные поля рассеивания подводящих кабелей и усилителя мощности акустической системы и снижает экономические затраты схемно-конструктивными решениями. Поля
рассеивания информационного сигнала значительно (ниже нормативных требований)
ослабляются за счет компенсации магнитной и электрической составляющих электромагнитного поля.
Акустическая система с малыми полями рассеивания (варианты) может широко использоваться для озвучивания замкнутых пространств (объектов информатизации) с выполнением всех норм, обеспечивающих защиту информации, а также как измерительная
акустическая система, в которой отсутствуют поля рассеивания измерительного сигнала,
что значительно повышает точность измерений.
Источники информации:
1. Баширов С.Р., Баширов А.С. - Радиоэлектроника. - М.: Эксмо, 2008. - С. 130.
2. Свидетельство на полезную модель Российской Федерации 8197, МПК H 04R 9/06,
1998 (прототип).
3. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике: Пер. с нем. - М.:
Мир, 1991. - С. 120-121.
6
BY 16336 C1 2012.10.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
472 Кб
Теги
патент, by16336
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа