広帯域ヘッドの音響設計。スキーム、説明

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広帯域ヘッドの音響設計。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ダイナミックヘッドの音響設計は、オーディオ範囲の低周波数でヘッドの振幅周波数特性を均等化するように設計されたボックスまたはスクリーンで構成されています。音響設計されていないダイナミックヘッドは、低周波数でうまく機能しません。これの主な理由は、ヘッドコーンの前面と背面が、振幅が同じで位相が反対の音響振動を励起することです。放射が無指向性である低周波数では、逆位相の振動が加算されて互いに補償され、その結果、ヘッドの音響出力が急激に低下します。

ディフューザーの前後面によって励起される振動の相互影響を排除するために、ダイナミックヘッドは、最も単純な場合、L = 0,06 メートルの寸法 LxL の厚い合板またはチップボードで作られた正方形のスクリーンの中心に配置できます。 /Fmin。ここで、Fmin は再生信号の最小周波数、kHz です。

たとえば、最小信号周波数が 50 Hz の場合、この式は 1,2 m に等しい正方形の一辺を決定します。明らかに、このようなかさばる音響設計で広帯域ヘッドを使用するのは不便です。したがって、アマチュア設計では音響バッフルはまれです。代わりに、さまざまな多面的なボックスが広く使用されています。後壁の有無にかかわらずボックス。ダイナミックヘッドの音響設計には、複雑な計算とヘッドの特性に関する正確な情報が必要であることに注意してください。これらの問題の考察は、この本の範囲を超えています。以下では、外国のアマチュア無線家がどのように広帯域ヘッドの音響設計を行っているかの例を検討します。

ウルトラフラットバスレフ

フェーズインバーターは、XNUMX つの穴がある厚い合板または他の同様の木材 (マツ板、合板) で作られた箱です。 XNUMXつはダイナミックヘッドを取り付けるため、もうXNUMXつはボックスの内部容積と外部環境との間の音響通信を行うためです。ヘッドの周波数特性を考慮して、ヘッドディフューザー、XNUMX 番目の穴、およびボックス自体の寸法間の特定の比率を選択すると、より低い周波数でヘッドディフューザーの背面によって励起される振動を確実に抑えることができます。位相インバーターの XNUMX 番目の穴の出力では、前面ディフューザーによって励起された振動と同相になります。フェーズインバーターのこの優れた特性は、アマチュアおよびプロの設備で長い間広く使用されてきました。

位相反転器には 1 つの欠点があります。箱がかさばり、立方体に近い形状です。この点で、超平坦位相インバータの設計は注目に値します。設計図を図XNUMXに示します。

広帯域ヘッドの音響設計
Pic.1

元の説明から次のように、フェーズインバーターボックスのケースは、乾燥した松板または厚さ約 20 mm のチップボードから組み立てられます。ケース全体の寸法 150X1580X630 mm。ハウジングは、4GD-35または4GD-36タイプの家庭用ヘッドと同様に、広帯域ダイナミックヘッドを取り付けるように設計されています。位相反転器の穴の寸法は 50x125 mm で、頭の穴の下にあります。ヘッドのディフューザーホルダーは外側に固定されており、すべての周波数で損失を減らします。ハウジングの前面と背面の不要な振動をなくすために、図 1 の図では破線のシャワーで示されている 20 つのスペーサーがあり、前面と背面の壁を接続しています。 109X200XXNUMXmmのスペーサーは、ボックス本体と同じ素材で作られています。ボディパーツをネジとニトロ接着剤で接続します。

ケースの外装仕上げは、フロントパネルをラジオファブリックでドレープし、できれば緩くし、壁に装飾フィルムを貼り付けるかベニヤで仕上げます。位相インバーターは、モダンな部屋のインテリアによく合い、壁に直接置くことができます。ステレオ設定の場合、4 つのスピーカーが必要です。設計を繰り返す場合、特定のタイプのダイナミックヘッドの取り付け穴の寸法を明確にする必要があります。上記以外にも4GD-4、7GD-4、28GD-XNUMXなどのヘッドが使用可能です。

スピーカー - オルガンパイプ

一方では、音響設備の品質に対する高い要求と、他方では、ラウドスピーカーを配置できるリビングルームの限られた領域に対して、設計者はこれらの要件を満たすソリューションを探す必要があります。許容できる妥協点を見つけます。この点に関して、同相で直列に接続された 2 つの広帯域ダイナミックヘッドを備えたシングルウェイラウドスピーカーの設計は、特に興味深いものです。ラウドスピーカーは、アメリカのアマチュア無線の文献に記載されています。その前面パネルと断面のスケッチを図 XNUMX に示します。

広帯域ヘッドの音響設計
Pic.2

説明されているスピーカーは、図に示すように、断面200x200 mm、高さ800 mmの柱状のケースを備えており、底部に26つのスロットがあり、床と側壁の間に2 mm短く形成されています。 38. ケース上部には、ケース前後の壁にダイナミックヘッドを取り付けるための穴が15つあります。カットアウトの寸法とヘッドの特性により、この設計では国産の ZGD-XNUMX タイプのダイナミックヘッドを使用することができます。ケースの壁は厚さ約XNUMX mmの合板またはチップボードで作られています。

ラウドスピーカーハウジングの細長い形状と、それが占める床面積が小さいため、このようなラウドスピーカーをステレオおよびクワッド設置で使用することができます。さらに、説明した設計のラウドスピーカーは、改善された低周波応答と水平面内の拡張された放射パターンを特徴としています。

100 つ目の利点は、ラウドスピーカーキャビネット内で観察される定在波の現象によるものです。定在波は、約 200 Hz の周波数に調整されたオルガンパイプのように動作します。波の XNUMX 分の XNUMX がラウドスピーカーキャビネットに沿って収まるのはこの周波数であり、これが低周波数の上昇に寄与します。反対に、XNUMX Hz に等しい XNUMX 倍の周波数では、体の長さに沿ってちょうど半分の波長が収まります。同時に、体の下部からの放射の抑制が観察され、大きな線形寸法を持つ音響設備に特徴的な不快なつぶやき音がなくなります。

XNUMX番目の利点は、反対方向に放射するXNUMXつのヘッドの使用に関連しています。縦軸を中心にスピーカーを回転させてスピーカーの放射方向を変えることで、特定の部屋で最高のサウンド再生を実現できます。この場合、放射電力の半分がリスナーに対して反対方向に向けられていることを後悔してはなりません。壁や家具に反射した低域と中域は、まるで音源そのものの小さな次元をぼやけさせ、空間的な音の印象を作り出すかのように、音の再放出を繰り返します。

スピーカー - グループラジエーター

グループラジエーターは、互いに一定の距離で同じ平面に配置され、位相、直列、並列、または直並列で互いに接続された、同じタイプのダイナミックヘッドのセットです。グループラジエータータイプのラウドスピーカーの良好な性能を確保するには、すべてのヘッドが同じタイプであり、各ヘッドに同じ電力が供給されている必要があります。これらの要件に準拠しない場合、またはヘッドのコモンモード動作に違反すると、グループエミッターの効率が低下します。

このタイプのラウドスピーカーが海外で広く使用されているのには、いくつかの理由があります。 6つ目は、小電力のヘッドをいくつか使用することで、高出力のラウドスピーカーを作成できることです。そのため、スウェーデンのアマチュア無線雑誌では、それぞれ 8 W の同じタイプのブロードバンドヘッドが最大 20 ～ 100 個含まれているアマチュアラウドスピーカーの説明が公開されました。このようなラウドスピーカーは、最大 200 ～ XNUMX ワットの出力を持つアンプで動作します。

グループラジエータが普及するもう 6 つの理由は、中周波数、特に最低周波数でのリターンの固有の改善です。この改善は、ヘッドの数に比例して、ディフューザーの開口面積が増加したためです。最低周波数では、この増加は 8 つのヘッドで 9dB、XNUMX つのヘッドで XNUMXdB、XNUMX つのヘッドで XNUMXdB です。これにより、効果的に再生可能な周波数の帯域幅は、同じ設計の単一ヘッドの帯域幅と比較して、約 XNUMX 分の XNUMX または XNUMX オクターブ低い周波数の領域に拡張されます。

1,5 番目の理由は、このようなラウドスピーカーのケースボックスの深さは、ヘッドが 2 つのラウドスピーカーの場合の XNUMX ～ XNUMX 分の XNUMX になる可能性があるためです。壁にかけたり、壁に掛けたり。

それぞれ6 Wの6つのダイナミックヘッドを含む、グループラジエータータイプのラウドスピーカーの設計の2つのバリエーションについて考えてみましょう。これらのラウドスピーカーでは、4GD-4 タイプの低域ヘッドを使用するのが最も便利です。穴の直径が小さくなると、4GD-7または4GD-4、35GD-avタイプのヘッドを使用できます。 4GD-36、XNUMXGD-XNUMX。最初と最後の XNUMX つのヘッドを優先する必要があります。

広帯域ヘッドの音響設計
Pic.3

両方のバリエーションのハウジングの設計を図に示します。 3、a、b。ケースは厚さ20mmのチップボード製です。細部はネジと接着剤で組み立てられます。オプション間の違いは、前壁の形状にあります。 3、図では平らになっています。 3,6 - 中央でわずかに折り畳まれています。どちらの設計も低周波領域ではほぼ同じ特性を示しており、筆者が行った計算結果を図4に示しますが、距離が離れるほどヘッドの反動が顕著に増加することがわかります。ディフューザーの中心間の距離が 260 mm に等しいことが、600 Hz 未満の信号周波数から観察されます。

広帯域ヘッドの音響設計
Pic.4

フロントパネルが壊れたラウドスピーカー (図 3b) の主な利点は、両方の面で中周波数と高周波数で放射の均一性がわずかに優れていることです。反対に、前面パネルが平らなラウドスピーカーの場合 (図 3a)、放射パターンはこれらの周波数で狭くなります。

最近では、グループラジエーターが広く使用されており、複数の信号周波数分離帯域を持つシステムの低周波ラジエーターとしてよく使用されます。このようなシステムは、最大 50 ～ 100 W 以上の入力電力用に設計されており、ステージ、ダンスホール、ディスコの音響に広く使用されています。

文学:

V.A.ヴァシリエフ。海外のアマチュア無線のデザイン。モスクワ、「ラジオとコミュニケーション」、1982 年。

出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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