Lautsprecher und Signalübertragung im Kabel
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Definition von Signalübertragung
Der Begriff Leitung steht in der Kommunikationstechnik allgemein für einen Signalübertragungsweg, der oftmals nicht gesehen werden kann. Ein Beispiel für eine Leitung zur Signalübertragung ist die Teilnehmeranschlussleitung, die sich innerhalb von Telefonkabeln befindet. Eine für den Menschen sichtbare Leitung ist dagegen beispielsweise das Telefonanschlusskabel oder ein Netzwerkkabel. Auch bei Kopfhörern sieht man den Übertragungsweg in Form eines Kabels.
Lautsprecher
Geschichte
Die Erfindung der Lautsprecher steht in unmittelbaren Zusammenhang zur Erfindung des Telefones 1860. Sie fand somit nebenbei statt. Der Gründer für den heutigen Lautsprecher kommt aus England und galt dort als ein anerkannter Physikprofessor. Der Lautsprecher, der von ihm entwickelt wurde, eignete sich zwar nicht für die naturgetreue Wiedergabe von Klängen aber trotzdem ermöglichte er die Entwicklung zum heutigen Lautsprecher. Erst im Jahr 1925 wurde bei einer Funkausstellung in Berlin der erste funktionierende Elektrodynamische Lautsprecher veröffentlicht. Schon im gleichen Jahr entwickelten zwei Amerikaner der Firma 'Western Electric' einen Lautsprecher, wie er heute noch im größten Teil der Lautsprechersysteme zu finden ist. Das Grundprinzip blieb eigentlich gleich, das einzige was sich verbesserte waren Wirkungsgrad, Größe und Wiedergabetreue. Erst 1978 wurde eine neue Generation von Lautsprechern entwickelt. Jon Dahlquist gründete 1978 den ersten Läutsprecher ohne Gehäuse. Elwood G. Norris setze 1996 Richtlautsprecher in Ultraschalltechnologie ein, um flache Lautsprecher zu realisieren.
Schallwandler
Als Schallwandler bezeichnet man Geräte, die Druck, der auf eine Membran ausgeübt wird, in Elektrische Signale umwandeln.
Als Hauptschallwandler dient das Mikrofon. Es besteht aus einer Membran, die fest an eine Spule gebunden ist. Durch Druck, der auf die Membran ausgeübt wird beginnt sie zu schwingen und bewegt so die Spule in einem magnetischen Feld hin und her. Dadurch wird durch Induktion die Signalspannung erzeugt, welche sozusagen als Wechselstrom gespeichert wird und später wiedergegeben werden kann. Diesen Speichervorgang nennt man Datenspeicherung.
Grafik zum Schallwandler [1]
Schallerzeuger
Lautsprecher und Kopfhörer besitzen einen Elektrodynamischen Schallwandler. Dieser besteht aus einem feststehenden, permanenten Magnetfeld und einem darin beweglich angeordneten elektrischen Leiter, der in der Praxis entweder zu einer Schwingspule aufgewickelt ist oder aus einer leichten Metallfolie besteht. Der Leiter ist seinerseits mit einer schwingfähigen Membran mechanisch gekoppelt.
Nun fließt Wechselstrom von der Quelle, z.B. von einem MP3-Player durch das Kabel zur Spule. Durch seine unterschiedliche Spannungsstärke schwingt die Spule unterschiedlich stark, was wiederum die Membran unterschiedlich stark schwingen lässt. So enstehen unterschiedliche Klanghöhen, also Frequenzen.
Unterordnungen
Elektrodynamischer Lautsprecher
Bei elektrodynamischen Lautsprechern wird die Membran durch die Wechselwirkung zwischen elektrischem Strom und einem magnetischen Gleichfeld angetrieben.
Eine stromdurchflossene Spule („Schwingspule“) befindet sich im magnetischen Gleichfeld eines Magneten.
Der klassische elektrodynamische Lautsprecher hat eine zentrale Schwingspule. Andere Formen arbeiten mit dezentralen Antrieben. Diese werden als Magnetostaten bezeichnet und sind eine Form von Flächenstrahlern.
Die Spule befindet sich auf einem Schwingspulenträger, der wiederum an der Membran befestigt ist. Leitet man einen Wechselstrom durch die Spule, wird durch die Lorentzkraft eine Kraft auf die Membran ausgeübt, die diese zum Schwingen veranlasst. Spule und Membran können sich im Magnetfeld vorzugsweise in der Richtung senkrecht zum Feldverlauf hin- und herbewegen. Eine Zentrierspinne und die Sicke sind für die Rückführung der Membran in die Ruhelage sowie für die Zentrierung der Schwingspule verantwortlich. Die Sicke verhindert weiterhin einen direkten Luftaustausch zwischen Vorder- und Rückseite.
Magnetostatischer Lautsprecher
Magnetostaten sind Lautsprecher, deren Antrieb nicht in Form einer Schwingspule lokal konzentriert ist, sondern auf der ganzen Membran verteilt ist (Folien-Magnetostaten) oder selbst die Membran (klassisches Bändchen) darstellt.
Sie finden sich vor allem im oberen Frequenzbereich als Hochtöner oder teilweise als Mitteltöner Anwendung, es gibt aber auch schrankgroße Vollbereichsmagnetostaten (Lautsprecher[-gehäuse]) bzw. Vollbereichsmagnetostaten mit zusätzlichem Subwoofer für die ganz tiefen Frequenzen.
