Корпус громкоговорителя или шкаф громкоговорителя представляет собой корпус (часто прямоугольной формы), в котором установлены динамики динамиков (например, громкоговорители и твитеры ) и связанное с ними электронное оборудование, такое как кроссоверные схемы и, в некоторых случаях, усилители мощности . Корпуса могут иметь разную конструкцию: от простых самодельных прямоугольных коробок из ДСП до очень сложных, дорогих, спроектированных с помощью компьютера кабинетов Hi-Fi , в которых используются композитные материалы, внутренние перегородки, рупоры, порты фазоинвертора и акустическая изоляция. Размеры корпусов громкоговорителей варьируются от небольших «книжных» корпусов с 4-дюймовыми (10 см) низкочастотными динамиками и небольшими высокочастотными динамиками , предназначенными для прослушивания музыки с помощью системы Hi-Fi в частном доме, до огромных тяжелых корпусов сабвуферов с несколькими 18-дюймовыми динамиками. (46 см) или даже 21-дюймовые (53 см) динамики в огромных корпусах, предназначенные для использования в системах звукоусиления стадионных концертов для концертов рок-музыки .
Основная роль корпуса заключается в предотвращении взаимодействия звуковых волн, генерируемых обращенной назад поверхностью диафрагмы открытого динамика, со звуковыми волнами, генерируемыми в передней части динамика. Поскольку звуки, генерируемые вперед и назад, не совпадают по фазе друг с другом, любое взаимодействие между ними в пространстве прослушивания создает искажение исходного сигнала в том виде, в котором он должен был быть воспроизведен. Таким образом, громкоговоритель нельзя использовать без установки его в перегородку какого-либо типа, например, в закрытую коробку, вентилируемую коробку, открытую перегородку или на стену или потолок (бесконечная перегородка). [1] [2]
Корпус также играет роль в управлении вибрацией, вызванной рамой динамика и перемещением воздушной массы внутри корпуса, а также теплом, выделяемым звуковыми катушками драйвера и усилителями (особенно когда речь идет о низкочастотных динамиках и сабвуферах). Иногда основание считается частью корпуса и может включать в себя специально разработанные «ножки», позволяющие отделить динамик от пола. Корпуса, предназначенные для использования в акустических системах , системах звукоусиления и для использования музыкантами, играющими на электромузыкальных инструментах (например, кабинеты басовых усилителей ), имеют ряд особенностей, облегчающих их транспортировку, например, ручки для переноски сверху или по бокам, металлические или пластиковые защитные уголки и металлические решетки для защиты динамиков. Корпуса динамиков, предназначенные для использования дома или в студии звукозаписи, обычно не имеют ручек или защитных углов, хотя обычно имеют тканевую или сетчатую крышку для защиты низкочастотного динамика и высокочастотного динамика. Эти решетки динамиков представляют собой металлическую или тканевую сетку, которая используется для защиты динамика, образуя защитное покрытие над конусом динамика, позволяя звуку проходить через него без искажений. [3]
Корпуса для динамиков используются в домах в стереосистемах, домашних кинотеатрах , телевизорах , бумбоксах и многих других аудиоустройствах. Маленькие корпуса динамиков используются в автомобильных стереосистемах. Шкафы для громкоговорителей являются ключевыми компонентами ряда коммерческих приложений, включая системы звукоусиления , звуковые системы кинотеатров и студии звукозаписи . Электрические музыкальные инструменты, изобретенные в 20-м веке, такие как электрогитара , электрический бас и синтезатор , среди прочих, усиливаются с помощью инструментальных усилителей и кабинетов динамиков (например, кабинетов динамиков гитарных усилителей ).
Раньше громкоговорители радио состояли из рупоров , которые часто продавались отдельно от самого радио (обычно это небольшая деревянная коробка, содержащая электронные схемы радиоприемника [4] ), поэтому их обычно не размещали в корпусе. [5] Когда в середине 1920-х годов были представлены динамики громкоговорителей с бумажным диффузором, радиошкафы стали делать больше, чтобы вместить в себя как электронику, так и громкоговоритель. [6] Эти шкафы были сделаны в основном ради внешнего вида: громкоговоритель просто монтировался за круглым отверстием в корпусе. Было замечено, что корпус сильно повлиял на басовые характеристики динамика. Поскольку задняя часть громкоговорителя излучает звук, не совпадающий по фазе с передней, могут возникнуть конструктивные и разрушительные помехи для громкоговорителей без кожухов, а также частоты ниже, связанные с размерами перегородки в громкоговорителях с открытой перегородкой . Это приводит к потере басов и гребенчатой фильтрации , т. е. пикам и провалам мощности отклика независимо от сигнала, который предполагается воспроизвести. Результирующий ответ подобен тому, как два громкоговорителя воспроизводят один и тот же сигнал, но на разных расстояниях от слушателя, что похоже на добавление к самому себе задержанной версии сигнала, в результате чего возникают как конструктивные, так и деструктивные помехи.
До 1950-х годов многие производители не закрывали полностью свои кабинеты громкоговорителей; задняя часть шкафа обычно оставлялась открытой. Это было сделано по нескольким причинам, не в последнюю очередь потому, что электронику (в то время ламповое оборудование) можно было разместить внутри и охлаждать за счет конвекции в открытом корпусе.
Большинство типов корпусов, обсуждаемых в этой статье, были изобретены либо для того, чтобы отгородить противофазный звук с одной стороны динамика, либо для его модификации, чтобы его можно было использовать для усиления звука, производимого с другой стороны.
В некотором смысле, идеальным местом для установки низкочастотного динамика была бы жесткая плоская панель бесконечного размера с бесконечным пространством позади нее. Это полностью предотвратит взаимодействие задних звуковых волн (т. е. подавление гребенчатого фильтра ) со звуковыми волнами спереди. Громкоговоритель с «открытой перегородкой» является приближением этого, поскольку динамик установлен на панели, размеры которой сопоставимы с самой длинной воспроизводимой длиной волны . В любом случае динамику потребуется относительно жесткая подвеска для обеспечения восстанавливающей силы, которая могла бы быть обеспечена на низких частотах за счет меньшего герметичного или портированного корпуса, поэтому для такого типа монтажа подходят лишь немногие динамики.
Звуки, генерируемые динамиком вперед и назад, кажутся противофазными друг другу, потому что они генерируются за счет противоположного движения диафрагмы и потому, что они проходят разные пути, прежде чем сойтись в позиции слушателя. Динамик динамика, установленный на ограниченной перегородке, будет проявлять физическое явление, известное как интерференция , которое может привести к заметному частотно-зависимому затуханию звука. Это явление особенно заметно на низких частотах, где длина волны достаточно велика, и помехи влияют на всю зону прослушивания.
Поскольку бесконечные перегородки непрактичны, а конечные перегородки имеют тенденцию плохо реагировать, когда длина волны приближается к размерам перегородки (т.е. на более низких частотах), в большинстве кабинетов громкоговорителей используется какая-то конструкция (обычно коробка), чтобы удерживать противофазную звуковую энергию. Коробка обычно изготавливается из дерева, древесно-композитного материала или, в последнее время, из пластика из соображений простоты конструкции и внешнего вида. Также использовались камень, бетон, штукатурка и даже строительные конструкции.
Корпуса могут оказывать существенное влияние, выходящее за рамки предполагаемого, среди возможных проблем могут быть резонансы панелей , дифракция от краев корпуса [7] и энергия стоячей волны от режимов внутреннего отражения/усиления. Неприятные резонансы можно уменьшить, увеличив массу или жесткость корпуса, увеличив демпфирование стенок корпуса или комбинируя обработку стены и поверхности, добавив жесткие поперечные распорки или добавив внутреннее поглощение. В некоторых проектах компания Wharfedale уменьшила резонанс панели, используя два деревянных шкафа (один внутри другого), пространство между которыми было заполнено песком . По тем же причинам домашние экспериментаторы даже создавали колонки из бетона , гранита [8] и других экзотических материалов.
Многие проблемы дифракции выше нижних частот можно устранить за счет формы корпуса, например, избегая острых углов на передней части корпуса. Всестороннее исследование влияния конфигурации кабинета на характер распределения звука и общие частотно-частотные характеристики громкоговорителей провел Гарри Ф. Олсон . [7] В ходе исследования было задействовано очень большое количество различных форм корпусов, и оно показало, что изогнутые перегородки громкоговорителей уменьшают некоторые отклонения отклика из-за дифракции звуковых волн. Позже было обнаружено, что осторожное размещение динамика на перегородке с острыми краями может уменьшить проблемы с откликом, вызванные дифракцией.
Иногда различия в фазовой характеристике на частотах, общих для разных динамиков, можно устранить, отрегулировав вертикальное расположение меньших динамиков (обычно назад) или наклонив или «сдвинув» переднюю перегородку, чтобы волновой фронт всех динамиков был когерентным на и вокруг частот разделения в нормальном звуковом поле динамика. Акустический центр динамика определяет величину смещения назад, необходимую для «выравнивания» динамиков.
.jpg/1280px-LS3_5A_without_grilles_(clip).jpg)
Корпуса, используемые для низкочастотных и сабвуферов, можно адекватно смоделировать в низкочастотной области (приблизительно 100–200 Гц и ниже) с использованием акустики и моделей сосредоточенных компонентов . [9] Теория электрического фильтра со значительным успехом использовалась для некоторых типов корпусов. Для целей анализа этого типа каждый корпус должен быть классифицирован в соответствии с определенной топологией. Разработчик должен сбалансировать низкочастотный диапазон, линейную частотную характеристику, эффективность, искажения, громкость и размер корпуса, одновременно решая проблемы более высокого диапазона слышимых частот, такие как дифракция от краев корпуса, [ 7] эффект ступенчатой перегородки, когда длины волн приближаются к размерам корпуса. , кроссоверы и смешивание драйверов.
Движущаяся масса и податливость динамика (расслабляемость или обратная жесткость подвески) определяют резонансную частоту динамика ( F s ). В сочетании с демпфирующими свойствами системы (как механическими, так и электрическими) все эти факторы влияют на низкочастотный отклик герметичных систем. Реакция закрытых акустических систем широко изучалась Смоллом [10] [11] и Бенсоном [12] среди многих других. Выходной сигнал падает ниже резонансной частоты системы ( F c ), определяемой как частота пикового импеданса. В громкоговорителе закрытого типа воздух внутри коробки действует как пружина, возвращая диффузор в «нулевое» положение при отсутствии сигнала. Значительного увеличения эффективного объема громкоговорителя закрытого типа можно добиться за счет наполнения волокнистым материалом, обычно стекловолокном, ацетатным волокном (BAF) или длинноволокнистой ватой. Эффективное увеличение объема может достигать 40% и обусловлено, прежде всего, снижением скорости распространения звука через наполнитель по сравнению с воздухом. [13] Корпус или привод должны иметь небольшую утечку, чтобы внутреннее и внешнее давление могли со временем выравниваться и компенсировать изменения барометрического давления или высоты; Пористая природа бумажных конусов или несовершенно герметичный корпус обычно достаточны для обеспечения медленного выравнивания давления.
Разновидностью подхода с «открытой перегородкой» является установка динамика громкоговорителя в очень большом герметичном корпусе, обеспечивающем минимальную восстанавливающую силу «пневматической пружины» на диффузоре. Это сводит к минимуму изменение резонансной частоты динамика, вызванное корпусом. Низкочастотный отклик акустических систем с бесконечной перегородкой был тщательно проанализирован Бенсоном. [12] Некоторые «ограждения» с бесконечными перегородками использовали соседнюю комнату, подвал, чулан или чердак. Это часто случается с экзотическими роторными низкочастотными динамиками , поскольку они предназначены для работы на частотах ниже 20 Гц и вытесняют большие объемы воздуха. «Бесконечная перегородка» или просто «IB» также используется как общий термин для герметичных корпусов любого размера . Это название используется из-за способности герметичного корпуса предотвращать любое взаимодействие между передним и задним излучением динамика на низких частотах. частоты.
С концептуальной точки зрения бесконечная перегородка — это плоская перегородка, простирающаяся до бесконечности — так называемая «бесконечная пластина». Настоящую бесконечную перегородку невозможно построить, но очень большую перегородку, например стену комнаты, можно считать практическим эквивалентом. Настоящий громкоговоритель с бесконечной перегородкой имеет бесконечный объем (полупространство) с каждой стороны перегородки и не имеет ступеньки перегородки. Однако термин «громкоговоритель с бесконечной перегородкой» справедливо применим к любому громкоговорителю, который ведет себя (или очень близко) во всех отношениях так, как будто динамик установлен в настоящей бесконечной перегородке. Этот термин часто и ошибочно используется для обозначения герметичных корпусов, которые не могут демонстрировать поведение бесконечной перегородки, если их внутренний объем не намного превышает Vas Thiele/Small приводного устройства, а размеры передней перегородки в идеале составляют несколько длин волн самой низкой выходной частоты. Важно различать настоящую топологию с бесконечной перегородкой и так называемые «корпуса» с бесконечной перегородкой или IB, которые могут не соответствовать критериям истинной бесконечной перегородки. Это различие становится важным при интерпретации использования этого термина в учебниках (см. Беранек (1954, стр. 118) [14] и Уоткинсон (2004) [15] ).
Акустическая подвеска или пневматическая подвеска представляет собой разновидность закрытого корпуса, в котором используется размер коробки, в котором используется почти линейная пневматическая пружина, что приводит к точке среза низких частот -3 дБ на уровне 30–40 Гц из коробки только с одним до двух кубических футов или около того. [16] «Пружинная» подвеска, возвращающая диффузор в нейтральное положение, представляет собой комбинацию исключительно податливой (мягкой) подвески низкочастотного динамика и воздуха внутри корпуса. На частотах ниже резонанса системы доминирующей силой является давление воздуха, вызванное движением конуса. Эта техника , разработанная Эдгаром Виллчуром в 1954 году, использовалась в очень успешной линейке «книжных» колонок Acoustic Research в 1960–70-х годах. Принцип акустической подвески использует преимущества этой относительно линейной пружины. Повышенная линейность подвески этого типа системы является преимуществом. Для конкретного драйвера оптимальный кабинет акустической подвески будет меньше, чем у фазоинвертора, но корпус фазоинвертора будет иметь более низкую точку -3 дБ. Чувствительность по напряжению выше частоты настройки остается функцией драйвера, а не конструкции корпуса.
Изобарическая конфигурация громкоговорителей была впервые представлена Гарри Ф. Олсоном в начале 1950-х годов и относится к системам, в которых два или более одинаковых низкочастотных динамика (басовых динамиков) работают одновременно, с общим телом замкнутого воздуха, примыкающим к одной стороне каждой диафрагмы. В практических приложениях они чаще всего используются для улучшения низкочастотной характеристики без увеличения размера корпуса, хотя и за счет стоимости и веса. Два одинаковых громкоговорителя объединены и работают вместе как единое целое: они установлены один за другим в корпусе, образуя воздушную камеру между ними. Объем этой «изобарной» камеры из соображений удобства обычно выбирают достаточно небольшим. Два динамика, работающие в тандеме, ведут себя точно так же, как один динамик в удвоенном корпусе.
Эти корпуса, также известные как вентилируемые (или портированные) системы, имеют вентиляционное отверстие или отверстие в корпусе и трубку порта, прикрепленную к отверстию, для улучшения низкочастотного выхода, повышения эффективности или уменьшения размера корпуса. Конструкции с фазоинвертором используются в домашних стереодинамиках (включая кабинеты для динамиков как низкой и средней ценовой категории, так и в дорогих кабинетах Hi-Fi ), кабинетах динамиков усилителей басов , кабинетах усилителей клавиатуры , кабинетах сабвуферов и кабинетах динамиков акустической системы . Вентилируемые или портированные кабинеты используют отверстия в корпусе или преобразуют и передают низкочастотную энергию от задней части динамика к слушателю. Они сознательно и успешно эксплуатируют резонанс Гельмгольца . Как и герметичные корпуса, они могут быть пустыми, облицованными, заполненными или (редко) набитыми демпфирующими материалами. Частота настройки порта является функцией площади поперечного сечения порта и его длины. Этот тип корпуса очень распространен и обеспечивает больший уровень звукового давления вблизи частоты настройки, чем герметичный корпус того же объема, хотя на самом деле он имеет меньшую выходную мощность низких частот на частотах значительно ниже частоты среза, поскольку «спад» круче (24 дБ/октава против 12 дБ/октава для герметичного корпуса). Малкольм Хилл был пионером в использовании этих дизайнов в контексте живых мероприятий в начале 1970-х годов. [17]
Проектирование вентилируемых систем с использованием компьютерного моделирования практикуется примерно с 1985 года. В нем широко использовалась теория, разработанная такими исследователями, как Тиле, [18] [19] [20] Бенсон [21] [22] Смолл [23] [24] ] [25] [26] и Кил [27] , которые систематически применяли теорию электрических фильтров к акустическому поведению громкоговорителей в корпусах. В частности , Тиле и Смолл стали очень известны своими работами. Хотя портированные громкоговорители производились за много лет до компьютерного моделирования, достижение оптимальных характеристик было сложной задачей, поскольку это сложная сумма свойств конкретного драйвера, корпуса и порта из-за несовершенного понимания различных взаимодействий. Эти корпуса чувствительны к небольшим изменениям характеристик драйверов и требуют особого контроля качества для обеспечения единообразной производительности на протяжении всего производственного цикла. Басовые порты широко используются в сабвуферах для систем громкой связи и системах звукоусиления , в кабинетах громкоговорителей басовых усилителей и в кабинетах громкоговорителей клавишных усилителей.
В динамике с пассивным излучателем используется второй «пассивный» драйвер, или дрон, для создания аналогичного низкочастотного расширения, повышения эффективности или уменьшения размера корпуса, аналогично портированным корпусам. Смолл [28] [29] и Херлберт [30] опубликовали результаты исследований по анализу и проектированию акустических систем с пассивным излучателем. Принцип пассивного излучателя был признан особенно полезным в компактных системах, где реализация вентиляции затруднена или невозможна, но его также можно удовлетворительно применять в более крупных системах. Пассивный драйвер не подключен к усилителю; вместо этого он движется в ответ на изменение давления в корпусе. Теоретически такие конструкции представляют собой вариации типа фазоинвертора, но с тем преимуществом, что в них отсутствует относительно небольшое отверстие или трубка, через которую воздух движется, иногда с шумом. Регулировка настройки пассивного излучателя обычно выполняется быстрее, чем при использовании конструкции с фазоинвертором, поскольку такие коррекции могут быть такими же простыми, как и массовая регулировка дрона. Недостатком является то, что пассивный излучатель требует точной конструкции, как и драйвер, что увеличивает затраты и может иметь ограничения по отклонению.
Электрический полосовой фильтр 4-го порядка можно смоделировать с помощью вентилируемого короба, в котором вклад задней поверхности диффузора динамика улавливается в герметичном ящике, а излучение с передней поверхности конуса направляется в камеру с отверстиями. Это изменяет резонанс драйвера. В простейшей форме составной корпус состоит из двух камер. Перегородка между камерами удерживает водителя; обычно портируется только одна камера.
Если в корпусе с каждой стороны низкочастотного динамика есть порт, то корпус дает полосовую характеристику 6-го порядка. Их значительно сложнее спроектировать, и они, как правило, очень чувствительны к характеристикам водителя. Как и в других зеркальных корпусах, при желании порты обычно можно заменить пассивными излучателями. Полоса пропускания восьмого порядка — еще один вариант, который также имеет узкий частотный диапазон. Их часто используют для достижения уровней звукового давления, и в этом случае вместо чего-либо музыкального используется басовый тон определенной частоты. Их сложно построить, и их нужно делать очень точно, чтобы они работали почти так, как задумано. [31]
Эта конструкция находится между акустической подвеской и корпусом с фазоинвертором. Его можно рассматривать либо как негерметичную герметичную коробку, либо как коробку с портами с большим демпфированием портов. Настроив порт, а затем точно заблокировав его достаточно плотно упакованным волокном, можно отрегулировать демпфирование в порте по желанию. Результатом является контроль резонансного поведения системы, что, по мнению некоторых разработчиков, улучшает воспроизведение низких частот. Dynaco на протяжении многих лет была основным производителем этих корпусов, используя конструкции, разработанные скандинавским производителем драйверов. Этот дизайн остается необычным среди доступных в настоящее время коммерческих образцов. Причиной этого может быть то, что добавление демпфирующего материала является неоправданно неэффективным методом увеличения демпфирования; такого же согласования можно добиться, просто выбрав драйвер громкоговорителя с соответствующими параметрами и точно настроив корпус и порт для желаемого отклика.
Похожий метод использовался на вторичном рынке автомобильной аудиосистемы ; ее называют «апериодической мембраной» (АП). Резистивный коврик размещается перед динамиком громкоговорителя или непосредственно за ним (обычно устанавливается на задней части автомобиля, чтобы использовать багажник в качестве ограждения). Динамик громкоговорителя герметично прикреплен к мату, поэтому вся акустическая мощность в одном направлении должна проходить через мат. Это увеличивает механическое демпфирование, и результирующее уменьшение величины импеданса при резонансе обычно является желаемым эффектом, хотя в этом нет никакой ощутимой или объективной выгоды. Опять же, этот метод снижает эффективность, и того же результата можно достичь, выбрав драйвер с более низкой добротностью или даже с помощью электронного выравнивания . Это подтверждают поставщики AP-мембран; они часто продаются с электронным процессором, который посредством эквалайзера восстанавливает басы, потерянные из-за механического демпфирования. Эффект выравнивания противоположен эффекту мембраны AP, что приводит к потере демпфирования и эффективному отклику, аналогичному отклику громкоговорителя без апериодической мембраны и электронного процессора.
Дипольный корпус в своей простейшей форме представляет собой динамик, расположенный на плоской перегородке, как в старых конструкциях кабинетов с открытой задней панелью. Края перегородки иногда загибаются назад, чтобы уменьшить ее видимый размер, создавая своего рода коробку с открытой спинкой. Прямоугольное сечение встречается чаще, чем изогнутое, так как в сложенном виде его легче изготовить, чем круглое. Размеры перегородки обычно выбираются для получения определенного низкочастотного отклика, при этом большие размеры обеспечивают более низкую частоту до того, как передняя и задняя волны будут интерферировать друг с другом. Дипольный корпус имеет диаграмму направленности «восьмерка», что означает снижение звукового давления или громкости по бокам по сравнению с передней и задней частью. Это полезно, если его можно использовать для предотвращения того, чтобы звук в некоторых местах был таким громким, как в других.
Рупорный громкоговоритель — это акустическая система, использующая рупор для согласования диффузора динамика с воздухом. Сама конструкция рупора не усиливает, а скорее улучшает связь между динамиком динамика и воздухом. Правильно спроектированные рупоры заставляют диффузор динамика передавать больше электрической энергии звуковой катушки в воздух; по сути, драйвер имеет более высокую эффективность. Рупоры могут помочь контролировать дисперсию на более высоких частотах, что полезно в некоторых приложениях, таких как усиление звука. Математическая теория связи рупора хорошо разработана и понятна, хотя ее реализация иногда затруднена. Правильно спроектированные рупоры для высоких частот маленькие (скажем, выше 3 кГц или около того, несколько сантиметров или дюймов), а рупоры для средних частот (возможно, от 300 Гц до 2 кГц) намного больше, возможно, от 30 до 60 см (1 или 2 фута). ), а для низких частот (до 300 Гц) очень большие, несколько метров (десятки футов). В 1950-х годах несколько энтузиастов высокого качества построили полноразмерные рупоры, конструкции которых были встроены в стену дома или подвал. С появлением стерео (двух динамиков) и объемного звука (четырех и более) простые рупоры стали еще более непрактичными. Различные производители акустических систем выпустили складные низкочастотные рупоры, которые намного меньше по размеру (например, Altec Lansing, JBL, Klipsch, Lowther, Tannoy) и действительно подходят для практических помещений. Это обязательно компромиссы, а поскольку они физически сложны, они дороги.
Рупор с несколькими входами (также известный как коэнтрантный рупор , единый рупор или синергетический рупор ) представляет собой многоканальную конструкцию громкоговорителя; он использует несколько разных динамиков, установленных на рупоре на ступенчатых расстояниях от вершины рупора, где расположен высокочастотный динамик. В зависимости от реализации эта конструкция обеспечивает улучшение переходных характеристик, поскольку каждый из драйверов выровнен по фазе и времени и выходит из одного и того же рупора. Возможна также более равномерная диаграмма направленности во всем диапазоне частот. [32] Однородный рисунок удобен для плавного расположения нескольких корпусов. [33]
Обе стороны мощного динамика с длинным ходом в корпусе рупора с резьбой подключены к самому рупору, причем одна длина пути длинная, а другая короткая. Эти два пути объединяются по фазе в устье рупора в интересующем диапазоне частот. Эта конструкция особенно эффективна на частотах сабвуфера и обеспечивает уменьшение размера корпуса и увеличение выходной мощности. [33]
Идеальный корпус громкоговорителя с линией передачи имеет бесконечно длинную линию, набитую поглощающим материалом, так что все заднее излучение динамика полностью поглощается, вплоть до самых низких частот. Теоретически вентиляционное отверстие на дальнем конце может быть закрыто или открыто без разницы в производительности. Плотность и материал, используемый для набивки, имеют решающее значение, так как слишком большое количество набивки вызовет отражения из-за противодавления, [ сомнительно ] , в то время как недостаточная набивка позволит звуку проходить через вентиляционное отверстие. Набивка часто бывает из разных материалов и плотности, меняющейся по мере удаления от задней части диафрагмы динамика.
В соответствии с вышеизложенным, практические громкоговорители линий передачи не являются настоящими линиями передачи, поскольку обычно через вентиляционное отверстие выводится звук на самых низких частотах. Их можно рассматривать как волновод , конструкция которого смещает фазу заднего выхода динамика как минимум на 90° [ сомнительно ] , тем самым усиливая частоты вблизи резонансной частоты драйвера в свободном воздухе F s . Линии передачи, как правило, больше, чем корпуса с портами примерно сопоставимой производительности из-за размера и длины требуемого направляющего канала (обычно 1/4 самой длинной интересующей длины волны).
Конструкция часто описывается как нерезонансная, а некоторые конструкции настолько набиты абсорбирующим материалом, что выходной сигнал из порта линии действительно невелик. Но именно внутренний резонанс (обычно на 1/4 длины волны) может улучшить звучание низких частот в корпусе такого типа, хотя и с менее поглощающим наполнителем. Среди первых примеров такого подхода к проектированию корпусов были проекты, опубликованные Бэйли в журнале Wireless World [34] в начале 1970-х годов, а также коммерческие проекты ныне несуществующей компании IMF Electronics, получившие признание критиков примерно в то же время.
В варианте корпуса линии передачи используется коническая трубка, площадь окончания которой (отверстия/порта) меньше площади горловины. Сужающуюся трубку можно свернуть в спираль для корпусов низкочастотных динамиков, чтобы уменьшить размеры акустической системы, в результате чего внешний вид будет напоминать морскую ракушку. Bose использует аналогичную запатентованную технологию в своих музыкальных системах Wave и Acoustic Waveguide. [35]
Численное моделирование, проведенное Аугспургером [36] и Кингом [37], помогло усовершенствовать теорию и практический дизайн этих систем.
Четвертьволновой резонатор представляет собой линию передачи, настроенную на формирование стоячей четвертьволны с частотой несколько ниже резонансной частоты драйвера F s . При правильном проектировании порт, диаметр которого намного меньше, чем основная труба, расположенный на конце трубы, создает обратное излучение динамика, синфазное с самим динамиком; значительно увеличивает басовый выход. Такие конструкции, как правило, менее доминируют на определенных басовых частотах, чем более распространенные конструкции с фазоинвертором, и последователи таких конструкций заявляют о преимуществе в четкости басов с лучшим соответствием основных частот обертонам. [38] Некоторые разработчики громкоговорителей, такие как Мартин Дж. Кинг и Бьёрн Йоханнессен, считают термин «четвертьволновый корпус» более подходящим термином для большинства линий передачи, поскольку с акустической точки зрения четвертьволновые волны создают стоячие волны внутри корпуса, которые используются для воспроизведения басов. ответ, исходящий из порта. Эти конструкции можно рассматривать как конструкцию линии передачи с массовой нагрузкой или конструкцию фазоинвертора, а также четвертьволновой корпус. [39] Четвертьволновые резонаторы получили возрождение в качестве коммерческого применения с появлением неодимовых драйверов, которые позволяют этой конструкции создавать относительно низкие басы в относительно небольшом корпусе динамика. [38]
Коническая четвертьволновая труба (TQWP) является примером комбинации эффектов линии передачи и рупора. Это высоко ценится некоторыми дизайнерами динамиков. Идея заключается в том, что звук, излучаемый задней частью динамика громкоговорителя, постепенно отражается и поглощается по длине сужающейся трубки, почти полностью предотвращая ретрансляцию внутренне отраженного звука через диффузор громкоговорителя. Нижняя часть трубы действует как рупор, а верхнюю можно представить как расширенную камеру сжатия. Всю трубу также можно рассматривать как коническую линию передачи в перевернутой форме. (Традиционная коническая линия передачи, которую также иногда называют TQWP, имеет меньшую площадь устья, чем площадь горла.) Ее относительно низкое распространение в коммерческих громкоговорителях можно в основном объяснить большими размерами производимого громкоговорителя и стоимостью изготовления. Изготовление жесткой конусной трубы. TQWP также известен как трубка Фойгта и был представлен в 1934 году Полом Г.А. Фойгтом, первым разработчиком динамиков Лоутера.