Громкоговорители с дипольными излучателями. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Акустические системы

 Комментарии к статье

Автором предложена оригинальная конструкция АС с дипольными излучателями. Конструкция акустического оформления динамических головок, предназначенных в основном для автомобильных АС, изготовлена из пластмассовых труб. Допустимо также использовать трубы из картона или папье-маше достаточной толщины и подходящего диаметра. Для настройки и проверки параметров изготовленной АС автор использовал компьютерную программу SpectraLab.

Статьи, опубликованные в последнее время в журнале "Радио", показывают, что уровень разработок конструкций акустических систем аудиофилов поднялся на новую ступень. Очевидно, это не в последнюю очередь связано с доступностью головок более высокого качества. Ныне в продаже наиболее распространены динамические головки для автомобильных АС различной мощности, обеспечивающие достаточно высокое качество звучания. Описываемая в статье акустическая система может быть выполнена с динамическими головками, доступными любителю, и использование готовых комплектов головок для автомобильных АС значительно упрощает их выбор.

Целью разработки этой конструкции послужило желание изготовить акустическую систему с хорошим звучанием и оригинальным оформлением; кроме того, интересно было послушать разные варианты акустического оформления головок. В частности, предполагалось сравнить особенное ти звучания биполярных и дипольных громкоговорителей, различающихся диаграммой направленности и фазовой характеристикой излучения (об особенностях их работы - далее по тексту). В результате анализа устройства различных АС (биполярные "Mirage" [1], дипольные "Alon" производства ACARIAN SYSTEMS и др.) автор разработал конструкцию описываемой здесь АС.

Корпуса акустической системы (рис. 1) изготовлены из полиэтиленовой трубы с внешним диаметром 160 мм и толщиной стенок 9 мм. Громкоговорители АС - трехполосные; каждый состоит из трех отдельных боксов, объединенных в одной конструкции. Динамическая головка НЧ установлена горизонтально в верхней торцевой плоскости основного бокса. Его внутренний объем снизу (до труб фазоинвертора, выведенных на заднюю сторону корпуса) заполнен синтепоном низкой плотности, а выше труб расположены два кольца из плотного поролона шириной 5 см, уменьшающие стоячие волны в корпусе. Расстояние между кольцами - около 50 см.

Установленный над головкой НЧ бокс СЧ одновременно служит "рассеивателем" для излучателя НЧ. Этот бокс выполнен из отрезка аналогичной трубы. Внутренний объем заполнен трехслойной набивкой средней плотности (синтепон-вата-синтепон). С торцевых сторон к нему прикреплены (клеем или винтами) одинаковые установочные пластиковые держатели головок со съемными защитными сетками Крепится бокс, как видно из чертежа, с помощью изогнутых шпилек, пропущенных через выступающие крепления головки НЧ (если таких выступов нет, можно использовать, например, дюралюминиевый кронштейн толщиной 2...3 мм с необходимыми выступами), и через стенки верхнего блока. Высоту крепления бокса регулируют фигурными либо обычными гайками.

Бокс ВЧ выполнен из отрезка полиэтиленовой трубы диаметром 40 мм и установлен на двух декоративных шпильках, создающих зазор между боксами около 15 мм. Головки ВЧ установлены с обеих сторон отрезка трубы и фиксированы только плотной посадкой.

Внешний вид АС - на рис. 2.

Трубы нужного диаметра можно изготовить из папье-маше по методике, описанной в "Радио" [2], а также подобрать из имеющихся в продаже труб различного назначения. В крайнем случае можно изготовить прямоугольные корпуса квадратного сечения из ДСП или MDF (плита из прессованной древесной пыли).

В конструкции (схема громкоговорителя показана на рис. 3) использованы динамические головки трех типов. Для полосы НЧ (ВА5) - головка фирмы Kenwood KW-160-1374 с параметрами Тиля-Смолла (T-S): резонансная частота Fs= 45 Гц, полная добротность Qts= 0,5...0,55. В полосе СЧ (ВАЗ, ВА4) применены головки P130LU15-08-4 Рязанского радиозавода с частотой резонанса Fs = 75 Гц и чувствительностью 89 дБ [3]. В полосе ВЧ (ВА1, ВА2) использованы головки LANZAR (для автоакустики): полоса эффективного излучения - 1...24 кГц, чувствительность - 94 дБ и практически ровная, без видимого резонанса характеристика комплексного сопротивления. В этих головках купол выполнен из титана, а в магнитный зазор введена ферромагнитная жидкость.

Головки СЧ, ВЧ можно использовать и иные - из компонентных автомобильных АС различных производителей. Нежелательно применять головки со встроенным дополнительным ВЧ рупором.

Компактные головки НЧ достаточной мощности с диаметром 6...6,5 дюйма, вероятно, также проще найти среди предназначенных для автомобильных АС. Допустимо использовать и другие доступные "басовички", но тогда крепление головки НЧ и бокса СЧ, возможно, придется изменить.

Расчетные размеры корпуса с фазоинвертором для используемой головки НЧ оказались неприемлемо большими (объем Vb, = 42 л), поэтому размеры и нижняя частота полосы воспроизведения были скорректированы для корпуса с меньшим объемом. Две трубы фазоинвертора использованы для уменьшения длины резонатора при расчетной площади сечения.

Настройка резонатора фазоинвертора была произведена без фильтра НЧ по критерию наилучшего воспроизведения звучания низких частот при сохранении ясного звучания в среднечастотной области. Затем была проверена характеристика комплексного сопротивления, которая показала равенство максимумов характеристики и частоту настройки трубы Fb= 42 Гц.

Если в АС применять отечественные головки НЧ, то параметры элементов конструкции (объем корпуса, размеры трубы фазоинвертора и т. д.) можно найти в [4] и в описаниях конструкций с подобными головками.

В данной конструкции использованы фильтры второго (для головки НЧ) и первого (для головок СЧ, ВЧ) порядков. Для фильтров 3-го порядка (СЧ и ВЧ) оказалось трудным получить в избранном акустическом оформлении согласованное звучание и приемлемую фазовую характеристику комплексного сопротивления.

При изготовлении фильтров автор использовал конденсаторы К73-17 емкостью 4.7 мкФ на 63 В, оксидные конденсаторы емкостью 100 и 47 мкФ фирмы Jamicon (неполярные группы NP). Катушка L1 имеет 110 витков и намотана проводом ПЭЛ 0,72 мм без каркаса на оправке диаметром 20 мм при ширине намотки 10 мм. Для уменьшения потерь катушка L2 (100 витков провода ПЭЛ 0,9) выполнена с магнитопроводом из пакета Ш-образных пластин сечением 3,5...4 см2 (без перемычек) и намотана на каркасе трансформатора УЗЧ старого телевизора. Индуктивность катушки L2 подбирают сматыванием части витков.

Неоценимую помощь в измерении всех параметров головок и системы может оказать программа "SpectraLab" [5] и несложная приставка, подключенная к звуковой карте компьютера (рис. 4). С помощью такого устройства можно наблюдать АЧХ и ФЧХ комплексного сопротивления непосредственно в процессе измерения параметров головок, настройки резонатора фазоинвертора и фильтров.

В программе в разделе "Settings" необходимо установить режим просмотра частного от деления напряжения на входе правого канала на аналогичное левого канала (или наоборот), а также включить линейный вход карты в режим "Запись". В результате на экране увидим АЧХ и ФЧХ исследуемого четырехполюсника. Звуковая карта компьютера должна быть полнодуплексной, т. е. допускающей одновременную работу с ее входом и выходом. Во всех режимах нужно включать встроенный генератор "розового" шума из раздела "Utilities" (дополнительные сведения - в разделе "help" программы).

Переключив программу в режим просмотра спектра и выбрав микрофонный вход звуковой карты, можно снять АЧХ и ФЧХ головки (системы) по звуковому давлению с точностью, определяемой качеством микрофона. АЧХ электретных микрофонов для компьютеров достаточно линейна для оценки неравномерности АЧХ головок и АС, кроме того, в программе имеются возможности для компенсации нелинейности АЧХ используемого микрофона.

Для акустических измерений был использован микрофон "YOGA" ЕМ-195 с чувствительностью 64±3 дБ (О дБ = 1 В/мкбар на 1 кГц) и полосой 20... 16000 Гц.

При изготовлении фильтров для данной акустической системы основные затруднения вызвало согласование головок СЧ и ВЧ, и в итоге самое простое решение оказалось самым результативным. Для примененных в конструкции головок фильтры второго и первого порядков позволили получить гладкую АЧХ. На рис. 5 показаны представленные программой "SpectraLab" АЧХ громкоговорителя, снятые при установке микрофона на оси излучения 0 град, (верхняя кривая) и под углом 90 град, (нижняя кривая).

Частотная характеристика модуля комплексного сопротивления громкоговорителя, приведенная на рис. 6, изменяется плавно в интервале 3,8...8 Ом. Отклонения в линейности ФЧХ не выходят за пределы ±45 град. Следует заметить, что использованная для измерения звуковая карта имеет спад ФЧХ выше частоты 10 кГц до -90 град. Поэтому перед измерением нужно провести калибровку измерительного тракта, подключив вместо головки переменный резистор (со шкалой регулируемого сопротивления). Одновременно с его помощью можно измерять комплексное сопротивление АС.

При прослушивании изготовленной акустической системы были опробованы два варианта включения головок в боксах СЧ и ВЧ.

Первый вариант - когда фронтальные и тыловые головки включены (с учетом их физического расположения) противофазно. При этом полученную характеристику излучения можно рассматривать как биполярную (излучение вперед и назад в фазе). Ее АЧХ (в статье не приведена) одинаково ровная в положениях 0 и 90 град. На НЧ (ниже 300 Гц) появляется волнистость, но звук это не портит. Звучание приобретает большую, в сравнении с обычным громкоговорителем, "объемность". Наибольший эффект достигается при расстоянии между колонками более 3...4 м. Например, при установке АС по диагональным углам комнаты стереобаланс достигается соответствующим регулятором в усилителе, обеспечивая комфортный звук и для домашнего кино, и легкой музыки, и компьютерных игр.

Второй вариант включения - когда головки включены синфазно. В результате получаем дипольную акустическую систему, диаграмму направленности которой можно определить как "восьмерку", так как боковое излучение в диапазоне СЧ-ВЧ подавляется. Реально этот эффект проявлялся незначительно: АЧХ при установке микрофона сбоку, на 90 град., - как и для осевой (0 град.), тоже ровная, но с плавным снижением уровня звукового давления на СЧ и ВЧ (см. рис. 5).

Такое включение головок можно рассматривать как изобарическое, не повышающее резонансную частоту головок в акустическом оформлении и дополнительно снижающее четные гармоники. В этом случае звучание вместе с объемностью приобрело большую точность в проработке звуковой сцены и отчетливость; этот вариант и был предпочтен автором.

В обоих случаях звучание качественно отличается от привычного глубиной сцены и ее построением и малой зависимостью тонального баланса от места прослушивания. Это позволяет перемещаться по комнате как перед "звуковой сценой", так и непосредственно внутри нее, в отличие от обычной достаточно узкой зоны стереоэффекта.

Громкоговорители АС должны отстоять от ближайших отражающих звук поверхностей не менее чем на 40...50 см, а сами эти поверхности, по возможности, закрыты поглощающими материалами (например, шторами).

В многоканальной системе "домашнего театра" формата Dolby Surround ProLogic для создания диффузного поля, передающего акустическую атмосферу, программа лицензирования "Ноmе ТНХ" рекомендует использовать дипольные излучатели в качестве тыловых громкоговорителей, которые следует ориентировать на слушателей не передним или задним лепестком, а "нулем".

Литература

1. Козырев В. Акустические системы "MIRAGE 595is". - АудиоМагазин, 1998, № 6, с. 18-23.
2. Сиротюк М. Простой громкоговоритель с акустическим лабиринтом. - Радио, 2000, № 2, с 13, 14.
3. Головки громкоговорителей для бытовой радиоаппаратуры. - Радио, 1998, № 10, С. 81,82.
4. Шихатов А. Громкоговорители в автомобиле. - Радио, 1999, № 12, с. 20-22.
5. soundtechnology.com/ downlosd-center.htm.

Автор: С.Аликов, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Акустические системы.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Генерация электроэнергии из движущихся поездов 30.01.2023 Исследователи технического центра Виргинии по системам и безопасности транспортных средств совместно с коллегами из Лаборатории железнодорожных технологий собираются собирать и использовать энергию, создаваемую движущимися составами. Получившуюся энергию они хотят использовать для систем датчиков и других систем безопасности и мониторинга. Дело в том, что более 75% железных дорог США находятся в сельских районах, и к ним трудно и затратно подключать электричество. Солнечные панели не всегда спасают, потому что их может повредить непогода или просто украсть злоумышленники. Поэтому ученые предлагают использовать что-то вроде гибрида токопроводящей линии метро и генераторов. Проезжающий состав будет давить на специальные балки, со своей стороны будут вращать генераторы, которые по кабелю будут передавать произведенное электричество. Проще говоря, древняя как мир система динамо-машины и велосипедного колеса в современном высокотехнологичном исполнении. Ученые предлагают использовать что-то вроде гибрида токопроводящей линии метро и генераторов Ученые уже опробовали прототип системы и выяснили, что на каждое проходящее колесо можно получить от 15 до 20 Вт энергии. А если около поезда около 200 вагонов, то это позволяет получить более 1,6 кВт всего из одного поезда. Исследователи считают, что от их разработки выиграют все: железная дорога станет безопаснее для пассажиров благодаря возможности питать энергию больше количества систем безопасности и мониторинга, а сами железнодорожные компании смогут сэкономить на расходах по линиям электропередач до удаленных участков железнодорожного полотна.

Другие интересные новости:

▪ Исследование костей откроет новые прочные материалы

▪ Дисплей для слепых

▪ Идеальные протезы кровеносных сосудов

▪ Световой радар на микрочипе

▪ Электростанция на воздушном змее

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Медицина. Подборка статей

▪ статья Жан Бодрийяр. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какое будущее ожидает наше светило - Солнце? Подробный ответ

▪ статья Машинист-тракторист колесного тягача. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Многофункциональная система охраны. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Замена одной карты на другую. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026