Ленточный микрофон: принцип работы, характеристики и применение.

Введение

Тип микрофона

Ленточный микрофон, также известный как микрофон скорости на ленте, – это тип микрофона, который использует тонкую алюминиевую, дюралюминиевую или нанопленку из электропроводящей ленты, расположенную между полюсами магнита, для создания напряжения посредством электромагнитной индукции. Ленточные микрофоны обычно двунаправленные, то есть они одинаково хорошо улавливают звук с обеих сторон микрофона.

Принцип действия

В микрофоне с движущейся катушкой диафрагма прикреплена к легкой подвижной катушке, которая генерирует напряжение при движении вперед и назад между полюсами постоянного магнита. В ленточных микрофонах между полюсами магнита подвешена легкая металлическая лента (обычно гофрированная). При колебании ленты напряжение индуцируется перпендикулярно как скорости ленты, так и направлению магнитного поля и снимается контактами на концах ленты. Ленточные микрофоны также называют "микрофонами скорости", поскольку индуцированное напряжение пропорционально скорости ленты и, следовательно, скорости частиц воздуха в звуковой волне, в отличие от некоторых других микрофонов, где напряжение пропорционально смещению диафрагмы и воздуха. Одним из важных преимуществ ленточных микрофонов при их появлении было то, что их очень легкая лента, находящаяся под небольшим натяжением, имеет резонансную частоту ниже 20 Гц, в отличие от типичной резонансной частоты диафрагм в современных высококачественных микрофонах, использующих другие технологии. Типичная резонансная частота этих микрофонов находится в пределах диапазона человеческого слуха. Таким образом, даже самые ранние коммерчески доступные ленточные микрофоны обладали отличным частотным откликом во всем номинальном диапазоне человеческого слуха (от 20 Гц до 20 кГц для молодого взрослого). Выходное напряжение старых ленточных микрофонов обычно довольно низкое по сравнению с динамическим микрофоном с движущейся катушкой, и для повышения выходного напряжения и выходного импеданса используется повышающий трансформатор. Современные ленточные микрофоны не страдают от этой проблемы благодаря улучшенным магнитам и более эффективным трансформаторам и имеют уровни выходного сигнала, которые могут превышать типичные уровни сценических динамических микрофонов. Раньше ленточные микрофоны были хрупкими и дорогими, но современные материалы делают некоторые современные ленточные микрофоны очень прочными, поэтому их можно использовать для громкой популярной музыки и работы на сцене. Они ценятся за способность захватывать детали высоких частот, очень хорошо сравниваясь с конденсаторными микрофонами, которые часто могут звучать субъективно "агрессивно" или "хрупко" в верхней части частотного спектра. Благодаря своей двунаправленной диаграмме направленности ленточные микрофоны можно использовать парами для создания стереопары Blumlein. Помимо стандартной двунаправленной диаграммы направленности, ленточные микрофоны также могут быть настроены на кардиоидную, гиперкардиоидную и переменную диаграмму направленности. Поскольку многие микшеры оснащены фантомным питанием для подключения конденсаторных микрофонов, следует соблюдать осторожность при одновременном использовании конденсаторных и ленточных микрофонов. Если ленточный микрофон неправильно подключен, что не редкость для старых микрофонов, эта возможность может повредить некоторые ленточные элементы.

In a moving coil microphone, the diaphragm is attached to a light movable coil that generates a voltage as it moves back and forth between the poles of a permanent magnet. In ribbon microphones, a light metal ribbon (usually corrugated) is suspended between the poles of a magnet. As the ribbon vibrates, a voltage is induced at right angles to both the ribbon velocity and magnetic field direction and is picked off by contacts at the ends of the ribbon. Ribbon microphones are also called "velocity microphones" because the induced voltage is proportional to the velocity of the ribbon and thus of the air particles in the sound wave, unlike in some other microphones where the voltage is proportional to the displacement of the diaphragm and the air. One important advantage that the ribbon microphone had when it was introduced is that its very lightweight ribbon, which is under very little tension, has a resonant frequency lower than 20 Hz; in contrast to the typical resonant frequency of the diaphragms in contemporary high quality microphones which used other technology. The typical resonant frequency of those microphones is within the range of human hearing. So even the very early commercially available ribbon microphones had excellent frequency response throughout the nominal range of human hearing (20 Hz to 20 kHz for a young adult). The voltage output of older ribbon microphones is typically quite low compared to a dynamic moving coil microphone, and a step up transformer is used to increase the voltage output and increase the output impedance. Modern ribbon microphones do not suffer from this problem due to improved magnets and more efficient transformers and have output levels that can exceed typical stage dynamic microphones. Ribbon microphones were once delicate and expensive, but modern materials make certain present day ribbon microphones very durable, and so they may be used for loud popular music and stage work. They are prized for their ability to capture high frequency detail, comparing very favorably with condenser microphones, which can often sound subjectively "aggressive" or "brittle" in the high end of the frequency spectrum. Due to their bidirectional pick up pattern, ribbon microphones may be used in pairs to produce the Blumlein Pair recording array. In addition to the standard bidirectional pick up pattern, ribbon microphones can also be configured to have cardioid, hypercardioid, and variable pattern. As many mixers are equipped with phantom power in order to enable the use of condenser microphones, care should be taken when using condenser and ribbon microphones at the same time. If the ribbon microphone is improperly wired, which is not unheard of with older microphones, this capability can damage some ribbon elements;

История

В начале 1920-х годов доктора Вальтер Х. Шоттки и Эрвин Герлах совместно изобрели первый ленточный микрофон. Повернув ленточную цепь в противоположном направлении, они также изобрели первый ленточный громкоговоритель. Спустя несколько лет доктор Гарри Ф. Олсон из RCA начал разработку ленточных микрофонов с использованием полевых катушек и постоянных магнитов. RCA Photophone Type PB 31 был запущен в коммерческое производство в 1931 году и оказал значительное влияние на индустрии звукозаписи и вещания. Конденсаторные микрофоны того времени не могли сравниться с его частотной характеристикой. В 1932 году микрофоны PB 31 использовались в Radio City Music Hall. В следующем году RCA представила скоростной микрофон Type 44A. Регулировка тембра и диаграммы направленности помогла снизить реверберацию. Многие модели ленточных микрофонов RCA до сих пор используются и ценятся звукорежиссерами. BBC Marconi Type A был культовым ленточным микрофоном, производившимся BBC и Marconi с 1934 по 1959 год. Также стоит отметить ST&C Coles 4038 (или PGS – pressure gradient single), разработанный BBC в 1954 году и до сих пор используемый в некоторых областях. Его историческое применение варьировалось от речей до симфонических концертов, и он считается деликатным, изысканным традиционным микрофоном. Немецкий Beyerdynamic M 160 был представлен в 1957 году и оснащен меньшим микрофонным элементом с двумя 15-миллиметровыми лентами, объединенными для создания высоконаправленной диаграммы направленности. Микрофон стал популярным в студиях звукозаписи. Около 2002 года появились относительно недорогие ($80–$200) ленточные микрофоны, произведенные в Китае и вдохновленные RCA 44 и более старыми советскими ленточными микрофонами Oktava. Стюарт Тавернер из Великобритании и его компания XAudia разработали "The Beeb", модифицируя винтажные микрофоны Reslo для улучшения тембра, производительности и увеличения выходного сигнала. В 2007 году стали доступны микрофоны с ленточными элементами, изготовленными из прочных наноматериалов, обеспечивающих повышение чистоты сигнала и уровня выходного сигнала на несколько порядков. Ленточный микрофон имеет простую электрическую конструкцию без активных схем; его можно собрать из набора или с помощью основных инструментов и материалов. Акустическая сложность ленточных микрофонов сопоставима с другими типами воздушных преобразователей.

In the early 1920s, Drs. Walter H. Schottky and Erwin Gerlach co invented the first ribbon microphone. By turning the ribbon circuit in the opposite direction, they also invented the first ribbon loudspeaker. A few years later, Dr. Harry F. Olson of RCA started developing ribbon microphones using field coils and permanent magnets. The RCA Photophone Type PB 31 was commercially manufactured in 1931, greatly impacting the audio recording and broadcasting industries. Condenser microphones at the time could not compare to its frequency response. Radio City Music Hall employed PB 31s in 1932. The following year, RCA introduced the Type 44A Velocity Microphone. Its tone and pattern control helped reduce reverberation. Many RCA ribbon models are still in use and valued by audio engineers. The BBC Marconi Type A was an iconic ribbon microphone produced by the BBC and Marconi between 1934 and 1959. Also of note is the ST&C Coles 4038 (or PGS – pressure gradient single), designed by the BBC in 1954 and still used for some applications to this day. Its historical uses varied from talks to symphony concerts, and it is regarded as a delicate, fine traditional microphone. The German Beyerdynamic M 160 was introduced in 1957, fitted with a smaller microphone element with two 15 mm ribbons combined to create a highly directional pickup pattern. The microphone proved to be popular in recording studios. Around 2002, relatively inexpensive ($80 – $200) ribbon microphones manufactured in China and inspired by the RCA 44 and older Soviet Oktava ribbon microphones became available. UK based Stewart Taverner and his company XAudia developed "The Beeb", modifying vintage Reslo ribbon microphones for better tone, performance and increased output. In 2007, microphones employing ribbon elements made of strong nanomaterials became available, offering orders of magnitude improvement in signal purity and output level. The ribbon microphone is an electrically simple design with no active circuitry; it is possible to build one from a kit, or with basic tools and materials. The acoustic complexity of ribbon microphones is comparable to other types of air coupled transducers.