センターチャンネルラウドスピーカーの同軸ヘッド。スキーム、説明

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センターチャンネルスピーカーの同軸ヘッド。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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著者は、ホームシアタースピーカーのセンターチャンネルラウドスピーカーで同軸ダイナミックヘッドの利点を使用することを提案します。

高品質のステレオフロアスタンディングスピーカーを自由に使用できる優れたサウンドの愛好家は、「ワンボックスシネマ」スピーカーに満足することはできません。本格的な5.1アコースティックセットを購入すると、財政的な問題だけでなく、配置の問題もあります。雑誌の読者の中には、音楽を聴くための部屋とホームシアター（DC）用の部屋を割り当てることができる人はほとんどいないと考えられます。両方のセットを同じ部屋に配置すると、必然的に、広々としたリビングルームでさえ、オーディオおよびビデオ機器の在庫過剰の倉庫に変わります. これらの問題の深刻さを部分的に取り除くには、システムの組み合わせ、つまり 5.1 のセットに既存のステレオスピーカーを追加することができます。

この場合の最も難しい作業は、センターチャンネルスピーカーの選択です。安価なブックシェルフスピーカーやサブウーファーになり得るリアスピーカーとは異なり、個々のセンターチャンネルスピーカーの選択肢は限られています。そのような状況での解決策は、それを独立して製造することかもしれません。

残念ながら、レクリエーションセンターのセンターチャンネル用のラウドスピーカーの独立した製造に関する出版物はほとんどありません。それらの 1 つは記事 [XNUMX] です。そこに記載されている設計では、SEASのダイナミックヘッドが使用されています。ノルウェーの会社 SEAS は、中級および上級クラスのダイナミックヘッドの製造を専門としています。その広範な範囲は、さまざまなケース、ディフューザー、サスペンション、および磁気システムを組み合わせることによって形成されます。したがって、正式に異なるパラメーターを持つそのようなメーカーのヘッドは、多くの場合、同様の（「独自の」）サウンドを持っています。

この記事を読んだ後、そこに記述されている構造を繰り返したいという願望がありました。センターチャンネルスピーカーの製造を開始する前に、ヘッドの仕様を慎重に検討し、計算を行い、分析の結果、同じSEASの製品を使用しているにもかかわらず、まったく異なる設計を行うことが決定されました。以下は、そのような「代替」センターチャネルスピーカーの説明です。おそらく、この記事は、ASA.Demyanovを繰り返すことを決定したジャーナルの読者にも役立つでしょう。

分析と開発において、著者は次の一連の要件に導かれました。これは、問題を解決するための合理的な十分性の条件と呼ぶことができます。

-Hi-Fiのレベルに対応するサウンド。
-良い品質/価格比;
- 生産時の労働投入量が少ない。
-ヘッドの磁気シールド（キネスコープTVを備えたレクリエーションセンターにのみ関連）。

代替オプションを支持して、記事 [1] からラウドスピーカーを製造することを拒否するのは、次の理由によるものです。

スピーカー仕様で指定されている低いカットオフ周波数（65 Hz、-3 dB）は、楽観的すぎるようです。計算により、大幅に高いカットオフ周波数が得られ、著者が示した65 Hzの周波数では、周波数応答の減衰が6dBを超えます。次の列パラメーターが計算に使用されました：有効容量-10 l、位相インバーター設定-63 Hz（位相インバーターポートの内径-5,4 cm、長さ-12 cm）。 H149ヘッドのパラメータは、製造元のWebサイトから取得されました[2]。

品質/価格の点で、説明されているデザインは最適ではないようです。 7000つの同一のLF-MFヘッドを使用すると、最低周波数での最大収益レベルだけでなく、価格も上昇します。ロシアのSEASディーラーから購入する場合、ヘッドのセットはXNUMXルーブル以上の費用がかかります。

このスピーカーには磁気シールドがないため、ブラウン管テレビと組み合わせて使用することはできません。スピーカーは製造が非常に複雑です。欠点には、水平面での狭い放射パターンも含まれます。

センターチャンネルスピーカーの同軸ヘッド。典型的なカラットCM7DCセンターチャンネルスピーカーの周波数応答
米。 1スピーカー軸からの測定マイクのさまざまな偏角でのドイツの会社CANTONの典型的なKaratCM7DCセンターチャンネルスピーカーの周波数応答

最後に、おそらく、より詳細に説明する必要があります。トゥイーターがミッドレンジ (またはウーファーミッドレンジ) ヘッドの間に配置されるデザインは、センターチャンネルラウドスピーカーのデファクトスタンダードとなり、これらの製品のほとんどで使用されています。その結果、設計のために音響パラメータが犠牲になりました。この設計では、スピーカーの放射パターンはほとんどの場合、満足のいくものではありません。図上。例として、図 1 は、ドイツの企業 CANTON [7] の典型的な Karat CM3DC センターチャンネルラウドスピーカーの周波数応答を、ラウドスピーカーの軸からの測定用マイクロホンのさまざまな角度で示しています。 +/-30° の角度 (青い曲線) では、放射軸 (赤い線) で得られたほぼ平坦な初期特性の代わりに、500 Hz の周波数から始まる、周期的なピークとディップを伴うギザギザの周波数応答が得られます。これは、1 つの LF-MF ヘッドから放出される音波が干渉した結果です。 [22] で説明したコラムも例外ではありません。フロントパネルでは、ヘッドは一列に配置されています。これは、おそらく技術的な美学の観点から正当化されますが、水平面の放射パターンが過度に鋭くなります。軸からわずか 1 ° ずれているだけで、2 つの極端なヘッドからの音圧は、XNUMX kHz の周波数ですでに位相がずれています。 XNUMX kHz の周波数では、同じことが半分の角度で発生します。したがって、XNUMX つのミッドレンジドライバーを備えたセンターチャンネルラウドスピーカーは、反対側に座っている聴衆 (リスナー) に対してのみ正しい音のバランスを提供します。

センターチャンネルスピーカーの同軸ドライバー
図。 2

放射の大幅に優れた空間的均一性は、中音域と高周波の錐体の同軸配置を備えたXNUMXつのヘッドのみが使用されるスピーカーによって提供されます。また、実際の部屋では音のバランスが良いことが期待できます。

同軸ヘッドを備えたセンターチャンネルスピーカーは、英国のKEFとTANNOY（オーディオファンの間で高く評価されている企業）によって、中価格帯と最高価格帯の映画セットで広く使用されています。同軸ヘッドを使用すると、問題のある周波数で可能な限り最高の指向特性が得られることが長い間知られています-中域と高周波のリンクの組み合わせの領域で。図に図2は、上記のKarat CM9DCと同じ条件下で、KEF[3]によって製造されたQ7Cスピーカーの周波数応答を示しています。指向性の均一性の点でQ9Cを備えたスピーカーの利点は明白です。これが、同軸ヘッドをベースにしたセンターチャンネルスピーカーの開発と製造の主な論拠でした。

残念ながら、ロシアでは KEF と TANNOY のヘッドを購入することはできません。ロシアのアマチュア無線家が利用できるダイナミックヘッドのうち、著者が知る限り、そのような製品を製造しているのは SEAS だけです。そこで、コーンとサスペンションが同一のP17REX/P(H653)ヘッドは、筆者のフロントスピーカーとの組み合わせが良いという前提で、P04RE/XTVF(H17-602)同軸防磁ヘッドを採用。ミッドレンジとして使用。

なお、選択されたヘッドは構造的にXNUMXつの本格的なヘッドが組み合わされていますが、この設計はカーオーディオ機器で広く使用されている安価な「同軸」ヘッドブロックとは何の関係もありません。

主な技術的パラメータ

定格/最小抵抗、オーム4 / 3,5
感度、dB 87
レベル -3 dB での再生可能な周波数範囲、Hz 50 ～ 20000
定格電力、W 90

図に図３は、スピーカーの外観を示している。本体はシンプルな長方形です。フロントパネルのエッジはわずかに丸みを帯びていますが、これはもちろん、ケースの外装仕上げに関連する他のすべてのことと同様に、好みの問題です。

センターチャンネルラウドスピーカーの同軸ヘッド。スピーカー外観
米。 3 スピーカーの外観

スピーカーの周波数応答グラフを図4に示します。 5.5.測定は自宅で行われたため、部屋の影響は避けられませんでした。したがって、得られた特性は絶対的に正確であると見なされるべきではありませんが、結果の結果を評価するには十分です。測定は、フリーソフトウェアRMAA 4 [8000]とBEHRINGERのECM60マイクを使用し、ヘッド軸のフロントパネル表面から30 cmの距離に設置し、角度を付けて周波数スライドトーン法を使用して実行しました。それに対して0°の。黒い線は30°に対応し、赤い線はXNUMX°に対応します。

センターチャンネルラウドスピーカーの同軸ヘッド。ラウドスピーカーの周波数応答グラフ
米。 4スピーカーの周波数応答グラフ

得られた結果は、同軸ヘッドの利点を明確に示しています。30°の角度で取得した周波数応答は、軸方向のものよりも凹凸が少なく、さらに良好に見えます。もちろん、これは最高周波数 (15 kHz 以上) には当てはまりません。

図上。図５は、ラウドスピーカーのインピーダンス係数のプロットを示す。それから、位相反転器の同調周波数は約 5 Hz であることがわかります。

センターチャンネルスピーカーの同軸ヘッド。スピーカーインピーダンスプロット
米。 5スピーカーインピーダンスモジュールのグラフ

図に図６は、クロスオーバーフィルタ図を示している。帯域分離周波数は6kHzに等しく選択されます。これは、RFヘッドの固有共振の周波数が比較的高いためです（4,5kHz）。同じ理由で、1,8次ハイパスフィルターが適用されました。ヘッドの動作帯域のリターンを均等にするために、抵抗R1がHPF回路に導入されています。コンデンサC1は、最高周波数でのヘッドリコイルの低下を補正します。ローパスフィルターは、5 kHzを超える周波数での低周波ヘッドのリターンの自然な減衰とともに、大きな不均一性なしにクロスオーバー周波数の領域でヘッドの周波数応答を一致させることを可能にします。

センターチャンネルスピーカーの同軸ヘッド。分離フィルター回路
米。 6クロスオーバー回路

ヘッドは反対の極性で電気的に接続されています。

クロスオーバーフィルターは、5 W の電力を持つ巻線抵抗器 C16-5 を使用します。コンデンサ - フィルム K73-16。

チョークL1はフレームレスで、直径70mmのPETV-2ワイヤが1,12ターン含まれています。コイルの内径は31mmです。高さ-20mm。チョークL2は、直径32 mm、高さ38 mmのフレームに巻かれ（はんだ用の空のコイルが使用されました）、直径110mmのPETV-2ワイヤーが1,32ターン含まれています。

交換の場合は、K73、K78シリーズ（K73-17、K78-12など）のコンデンサを使用することをお勧めします。もちろん、オーディオファイルのコンポーネントもフィルターに適しています。ソレンコンデンサーなど。無酸素銅製のチョークとケーブル。ただし、ラウドスピーカーの客観的なパラメーターから、これは価格のみを変更します。

図に図７は、スピーカーキャビネットの図を示している。厚さ7mmの合板でできており、チップボードまたはファイバーボード（MDF）に置き換えることができます。壁の剛性を高め、ケースの後壁を固定するのに便利なように、18x35mmの断面の木製ブロックが使用されました。ケースの有効内部容積は約35リットルです。

センターチャンネルスピーカーの同軸ヘッド。ラウドスピーカーキャビネットの図面
米。 7ラウドスピーカーキャビネットの図面

位相反転管（TR-45型）と端子台を購入。ブロック用の穴は、ハウジングの図面には示されていません。バスレフポートはケース後壁に配置されているため、壁掛け時には密閉型の音響設計に変わります。自作用パイプのパラメーターは次のとおりです。長さ - 140 mm、内径 - 41 mm。これらのパラメーターを使用すると、位相インバーターのチューニング周波数は 40 Hz に近くなり、-3 dB のレベルで計算されたカットオフ周波数は 50 Hz になります。

ボックスの内面は、前壁と後壁を除いて、厚さ5 mmのポリエチレンフォームの層で覆われています（図には示されていません）。自由な内部ボリュームは、パディングポリエステルで満たされています。フェーズインバータパイプの周囲、パイプとヘッドの間のスペースは空いています。フィルターはハウジングの後壁に固定されています。

提案された設計の製造の複雑さは低いですが、音響設計としてクローズドボックスを選択すると、製造の複雑さをさらに減らすことができます。この場合、低い方のカットオフ周波数 (-3 dB のレベル) は 90 ... 100 Hz に上昇します (正確な値は、ケース内の吸音フィラーの量と種類によって異なります)。センターチャンネルスピーカー用。

あなたは合理的な質問があるかもしれません：同軸ヘッドの利点が非常に明白であるならば、なぜそれらはまだ従来のヘッドに取って代わっていないのですか？事実は、明らかな利点に加えて、同軸ヘッドにも欠点があるということです。同軸設計では、大きなコーンが小さなコーンのホーンとして機能します。ただし、このような「ホーン」は最適とは言えません。結局のところ、その形状は、まず第一に、中周波数で最小の不均一な周波数応答が得られるように設計されています。両方の問題を同時に解決するために大きなディフューザーの形状を最適化する問題は、これまで完全には解決されていません。この記事で説明したスピーカーの周波数応答と、図9に示すKEFQ2Cスピーカーの周波数応答を比較すると、 5、XNUMXkHzを超える周波数範囲での驚くべき類似性に気付かないことは不可能です。周波数応答のピークとディップが観測される周波数は、両方のスピーカーで実質的に同じです。これは、この設計の同軸ヘッドの高周波での動作の特性です。しかし、音場の高い空間的均一性が要求される状況では、同軸ドライバーに代わるものは事実上なく、センターチャンネルスピーカーはまさにそのような場合です。人間の耳は、ミッドレンジの音の不均衡に非常に敏感ですが、高周波数での不均一な周波数応答を簡単に「許容」します。

ラウドスピーカーは、低周波エミッターのボイスコイルの抵抗が4オームに等しいヘッドの修正を使用しています。 WP172SCOAX という商品名で販売されています。以下は、このヘッドのベースセクションの主なパラメーターです。

主な技術的特徴

主共振周波数、Hz ...40
有効抵抗、オーム3,2
感度、dB 88
力係数、N / A 5,2
インダクタンス、μH 400
移動質量、g 13
等価容量、l 25
機械的品質係数1,8
電気的品質係数 0,37

スピーカーは非常に低音であることが判明しましたが、ホームシアターレシーバーと組み合わせて使用する場合は、供給される信号のスペクトルを下から80Hzの周波数に制限することをお勧めします（THXが推奨）標準。これにより、低周波数信号によるスピーカーの過負荷による相互変調歪みの発生が防止され、中周波数でのサウンドの「透明度」が向上します。そして、サブウーファーに低音の再生をより良くさせ、レシーバーが「カットオフ」された低周波数を送信します。

文学:

Demyanov A. ホームシアターのサラウンドスピーカー。 - ラジオ、2004 年、第 11 号、p. 14,15.
SEAS公式ウェブサイト：seas.no
ドミトロコプロ D. とアヴァティニアン A. 比較テスト: 音軸。 - ステレオ & ビデオ、2003 年、第 6 号、p. 51-69。
RIGHTMARK公式ウェブサイト：audio.rightmark.org/products/rmaa.html

著者：D。Gorshenin、モスクワ; 出版物：radioradar.net

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