Акустическая подвеска — это конструкция корпуса громкоговорителя, которая использует один или несколько динамиков, установленных в герметичном корпусе. Системы акустической подвески уменьшают искажение басов , которое может быть вызвано жесткими подвесками, необходимыми для динамиков, используемых в конструкциях открытого корпуса.
Компактный акустический подвесной громкоговоритель был описан в 1954 году Эдгаром Виллчуром [1] , и он был доведен до коммерческого производства Виллчуром и Генри Клоссом с основанием Acoustic Research в Кембридже, штат Массачусетс. [2] В 1960 году Виллчур [3] повторил, что: Первой целью конструкции акустической подвески, помимо однородности частотной характеристики, компактности и расширения отклика в низкочастотном диапазоне, является значительное снижение уровня искажения басов, который ранее допускался в громкоговорителях. Это достигается путем замены механической пружины на воздушную. Впоследствии теория громкоговорителей закрытого типа была подробно описана Ричардом Х. Смоллом [4] [ 5]
Корпуса колонок с акустической подвеской могут обеспечить хорошо контролируемый басовый отклик, особенно по сравнению с корпусом колонки эквивалентного размера , который имеет порт или вентиляционное отверстие для баса . Вентиляционное отверстие для баса усиливает низкочастотный выход, но с компромиссом в виде введения фазовой задержки и проблем с точностью при воспроизведении переходных сигналов. Закрытые корпуса, как правило, менее эффективны, чем корпус с фазоинвертором для того же самого среза низких частот и объема корпуса, [6] поэтому корпусу колонки с закрытым корпусом потребуется больше электроэнергии для обеспечения того же количества акустического низкочастотного басового выхода.
Акустическая подвеска НЧ-динамика использует упругую воздушную подушку внутри герметичного корпуса для обеспечения восстанавливающей силы для диафрагмы НЧ-динамика. Воздушная подушка действует как пружина сжатия. Это контрастирует с жесткой физической подвеской, встроенной в драйвер обычных динамиков. Поскольку воздух в корпусе служит для управления отклонением НЧ-динамика, физическая жесткость драйвера может быть уменьшена. Воздушная подвеска обеспечивает более линейную восстанавливающую силу для диафрагмы НЧ-динамика , позволяя ей колебаться на большем расстоянии (отклонение) линейно. Это требование для низкого искажения и громкого воспроизведения глубоких басов драйверами с относительно небольшими конусами. [1]
Хотя акустические подвесные шкафы часто называют конструкциями герметичных коробок , они не полностью герметичны. Необходимо допустить небольшой поток воздуха, чтобы динамик мог приспособиться к изменениям атмосферного давления. Полупористый диффузор обеспечивает достаточное движение воздуха для этой цели. В большинстве конструкций Acoustic Research использовался герметик PVA на пенопластовых диффузорах, чтобы обеспечить более длительный срок службы компонентов и улучшить производительность. Вентиляция осуществлялась через тканевый паук и тканевые пылезащитные колпачки, а не через диффузор.
Акустические подвесные вуферы остаются популярными в hi-fi системах из-за их низкого искажения. Они также имеют меньшую групповую задержку на низких частотах по сравнению с конструкциями с фазоинвертором, что приводит к лучшему переходному отклику. Однако слышимость этого преимущества несколько оспаривается. Как отметил Смолл [6], анализ, проведенный Тиле [7], показал, что различия между правильно настроенными системами обоих типов, вероятно, будут неслышимыми.
В 2000-х годах большинство сабвуферов , корпусов басовых усилителей и корпусов акустических систем звукоусиления использовали фазоинверторные порты, а не конструкцию с закрытым корпусом, чтобы получить более расширенный низкочастотный отклик и получить более высокий уровень звукового давления (SPL). Разработчики корпусов акустических систем и их клиенты рассматривают риск увеличения искажений и фазовой задержки как приемлемую цену за увеличение выходного баса и более высокий максимальный SPL.
Два наиболее распространенных типа корпуса динамика — акустическая подвеска (иногда называемая пневматической подвеской) и фазоинвертор . В обоих случаях настройка влияет на нижний предел отклика драйвера, но выше определенной частоты сам драйвер становится доминирующим фактором, а размер корпуса и портов (если таковые имеются) становятся несущественными.
В целом, акустические системы подвески (драйвер плюс корпус) имеют акустический спад второго порядка (12 дБ/октава) ниже точки −3 дБ. Конструкции фазоинвертора имеют акустический спад четвертого порядка (24 дБ/октава). При наличии драйвера, подходящего для любого типа корпуса, идеальный корпус фазоинвертора будет больше, иметь более низкую точку −3 дБ, но обе системы будут иметь одинаковую чувствительность по напряжению в полосе пропускания.
Справа представлена симуляция низкочастотной характеристики типичного 5-дюймового среднечастотного динамика, среднечастотный динамик FaitalPRO 5FE120 [8] , полученная с помощью WinISD [9] для идеальных конфигураций корпуса с герметичным (желтый) и фазоинверторным (голубой). Версия с фазоинвертором добавляет около октавы расширения басов, снижая точку −3 дБ со 100 Гц до 50 Гц, но компромисс заключается в том, что размер корпуса больше более чем в два раза, 8 литров внутреннего пространства против 3,8 литров. Также стоит отметить, что выше 200 Гц симуляции сходятся, и разницы в выходном сигнале нет, а ниже 32 Гц герметичный корпус выдает больше низкочастотного выходного сигнала.
Small [4] представил физическое ограничение эффективности-полосы пропускания-объема конструкции системы с закрытым корпусом. Рассматривая изменение эталонной эффективности драйвера, работающего в корпусе системы, была определена связь максимальной эталонной эффективности с частотой среза и объемом корпуса для систем громкоговорителей с закрытым корпусом. Впоследствии Small [10] вывел аналогичную связь для систем громкоговорителей с вентилируемым корпусом. Когда Small [6] сравнил эти два набора результатов, они выявили, что система с закрытым корпусом имеет максимальное теоретическое значение эталонной эффективности, которое на 2,9 дБ ниже, чем у системы с вентилируемым корпусом. Это говорит о том, что акустический подвесной громкоговоритель с тем же объемом корпуса и низкой частотой среза -3 дБ, что и система с вентилируемым корпусом, будет на 2,9 дБ менее чувствителен, чем его аналог. Если эталонная эффективность и частота среза двух систем одинаковы, то объем корпуса акустического подвесного громкоговорителя будет примерно в два раза больше, чем у вентилируемой системы.
В то время как корпусные динамики Hi-Fi часто описываются как акустически подвесные или фазоинверторные (бас-рефлексные), в зависимости от отсутствия или наличия порта или отверстия, также верно, что в типичных корпусных динамиках с более чем двумя динамиками среднечастотные динамики между вуфером и твитером обычно проектируются как акустически подвесные, с отдельным, герметичным воздушным пространством, даже если сам вуфер не является таковым. [ необходима цитата ] Однако одним заметным исключением из этого правила была модель Sonus Faber Stradivari Homage, в которой для среднечастотного динамика использовался фазоинверторный корпус. [11]