Акустическое оформление многополосных громкоговорителей

<p style="text-align: left;">Наибольшее распространение у зарубежных радиолюбителей получили двух-и трехполосные акустические системы. Нередко для дополнительного улучшения отдачи на нижних частотах корпус громкоговорителя снабжают фазоинвертором. Используют я другие приемы для улучшения характеристик громкоговорителей с двумя и тремя полосами разделения частоты сигнала.</p> <p style="text-align: left;"><b>Двухполосный громкоговоритель со щелевым инвертором. </b></p> <p style="text-align: left;">Обычно отверстие инвертора имеет прямоугольную форму и размещается несколько ниже отверстия низкочастотной головки. Поскольку фазоинвертор улучшает звучание только на нижних частотах, где направленность излучения практически отсутствует, для нормальной работы фазоинвертора несущественно место размещения отверстия, а также его форма. Главное, чтобы его площадь была равна примерно половине площади диффузора. С учетом изложенного была предложена оригинальная конструкция двухполосного громкоговорителя со щелевым отверстием фазоинвертора, размещенным на задней стеyке. Конструкцию этого громкоговорителя можно уяснить по эскизу, приведенному на рис.1.</p> <center><img title="Акустическое оформление многополосных громкоговорителей" src="https://audioportal.su/diy/downloaded_content/a-ph/statyi/56.gif" alt="p1" border="0" hspace="3" vspace="3" /> <br clear="all" />Puc.1</center> <p style="text-align: left;">Первая особенность конструкции громкоговорителя - щелевое отверстие шириной 26 мм и длиной 860 мм, т. е. во всю длину задней стенки. Вторая особенность -призматическая форма корпуса: ширина лицевой панели 610мм, задней - 190 мм. Нижняя и верхняя стенки имеют форму прямоугольника размерами 285х650 мм с двумя усеченными углами. Это сделано для удобства размещения громкоговорителя на полу, в углу комнаты. Тем самым достигаются сразу две цели. Во-первых, громкоговоритель размещается в том месте комнаты, где он не мешает. Во-вторых, создается дополнительный подъем нижних частот на несколько децибелл за счет отражения сигнала от двух боковых стен и пола комнаты.</p> <p style="text-align: left;">Корпус громкоговорителя изготовляют из фанеры или древесно-стружечной плиты толщиной около 20 мм. Рейки для боковых распорок декоративного оформления тканью с поперечным сечением 90х50 мм - из сосны. Места соединения боковых стенок с верхней и нижней стенками укрепляют прямоугольными накладками с поперечным сечением 40х40 мм, изготовленными также из сооны. Для устранения влияния отражения сигнала на средних и высших частотах внутри корпуса размещают простеганный слой натуральной или минеральной ваты толщиной не менее 50 мм. Такое покрытие должно быть выполнено по всей внутренней поверхности корпуса.</p> <p style="text-align: left;">При повторении конструкции можно использовать низкочастотную головку типа 6ГД-'2 и высокочастотную головку типа 3ГД-31, подогнав размеры отверстий на передней панели с учетом размеров диффузоров отечественных головок. При таком сочетании головок громкоговоритель способен эффективно воспроизводить сигналы в полосе частот от 40 Гц до 16 кГц. Подводимая мощность широкополосного сигнала может достигать 6-8 Вт. Разделительный фильтр должен иметь частоту разделения около 3 кГц.</p> <p style="text-align: left;">На рис. 2,а приведена принципиальная схема разделительного фильтра для совместной работы с низкочастотной головкой сопротивлением 8 Ом и высокочастотной головкой сопротивлением 6,5 Ом. При этом резистор R1 необходим для выравнивания сопротивления нагрузки высоко- и низкочастотного выходов фильтра. Если использовать отечественную высокочастотную головку на 8 Ом, резистор R1 необходимо исключить.</p> <center><img title="Акустическое оформление многополосных громкоговорителей" src="https://audioportal.su/diy/downloaded_content/a-ph/statyi/57.gif" alt="p2" border="0" hspace="3" vspace="3" /> <br clear="all" />Puc.2</center> <p style="text-align: left;">При изготовлении катушек можно применять картонные каркасы размерами, указанными на рис. 41,6. При этом катушка L1 должна содержать 100 витков, L2 -120 витков провода марки ПЭВ-3 диаметром 0,9-1,1 мм. Требуемые емкости конденсаторов С1 и С2 можно получить, соединив параллельно несколько конденсаторов типа МБМ на 160 В с емкостями 1,0, 0,5 и 0,1 мкФ.</p> <p style="text-align: left;"><b>Громкоговоритель с обратным экспоненциальным рупором. </b></p> <p style="text-align: left;">В настоящее время среди любителей и профессионалов большой популярностью пользуются так называемые малогабаритные акустические системы, сокращенно MAC. Небольшие по размерам, удобные в обращении, обладающие широкой полосой воспроизводимых частот, они получают все более широкое распространение. Правда, у них есть ряд недостатков. Самый существенный - относительно малая отдача во всей полосе частот. Для нормальной работы таких громкоговорителей требуется подводимая мощность около 10 Вт или более, тогда как для громкоговорителей обычного типа - в 2-3 раза меньше. Этот недостаток в какой-то мере компенсируется возросшей мощностью современных усилителей низкой частоты.</p> <p style="text-align: left;">У громкоговорителей MAC есть еще один недостаток, обусловленный специфическими нелинейными искажениями, создаваемыми диффузором. Дело в том, что в таких громкоговорителях применяют специальные низкочастотные головки с очень легкой подвеской диффузора. За счет этого собственная резонансная частота головок очень низка и достигает 10-16 Гц. При установке головки в корпус с хорошей герметизацией резонансная частота ее увеличивается в 2-3 раза, достигая требуемого для высококачественного воспроизведения звука значения, равного 20-45 Гц. Демпфирование диффузоров таких головок происходит за счет упругости воздуха, заключенного во внутреннем объеме корпуса громкоговорителя. При этом диффузор работает подобно поршню компрессора, попеременно сжимая и расширяя воздух внутри корпуса. По этой причине низкочастотные головки с легкой подвеской называют компрессионными или головками с воздушной подвеской диффузора.</p> <p style="text-align: left;">Причина дополнительных нелинейных искажений, создаваемых низкочастотными головками MAC, заключается в том, что передняя и задняя поверхности диффузора этих головок имеют различные акустические сопротивления. Передняя поверхность соприкасается с открытым пространством, а задняя поверхность - с воздухом, замкнутым в герметизированном корпусе громкоговорителя. Очевидно, что для устранения дополнительных специфических нелинейных искажений низкочастотных головок необходимо сравнять или хотя бы сблизить акустические сопротивления обеих поверхностей диффузора.</p> <p style="text-align: left;">В одном из журналов было опубликовано краткое описание двухполосного малогабаритного громкоговорителя, в котором значительно ослаблены нелинейные искажения указанного типа. При внешних размерах 196х236х300 мм и массе 4,9 кг громкоговоритель обеспечивает эффективное воспроизведение звука в полосе частот от 60 Гц до 16 кГц при номинальной подводимой мощности 10 Вт.</p> <p style="text-align: left;">Суть усовершенствования заключается в использовании обратного экспоненциального рупора в качестве дополнительной акустической нагрузки для низкочастотной головки. Рупор выполняют в теле передней панели громкоговорителя толщиной 20 мм, как показано на рис.3,а. Вид передней панели с фронтальной стороны показан на рис.3,б. Внутренняя поверхность корпуса громкоговорителя обложена слоем ваты толщиной около 50 мм, а магнитная система головки дополнительно поджимается деревянной подпоркой, вставленной между задней стенкой и магнитной системой. Корпус громкоговорителя герметизируют нитроклеем, которым промазывают изнутри все стыки и соединения. Переднюю панель с фронтальной стороны обтягивают тонкой радиотканью, сам корпус обклеивают имитирующей пленкой или фанеруют ценными породами дерева.</p> <center><img title="Акустическое оформление многополосных громкоговорителей" src="https://audioportal.su/diy/downloaded_content/a-ph/statyi/58.gif" alt="p3" border="0" hspace="3" vspace="3" /> <br clear="all" />Puc.3</center> <p style="text-align: left;">При повторении конструкции можно использовать компрессионную низкочастотную головку типа 6ГД-5 и высокочастотную головку ЗГД-31. В данной конструкции рекомендуется применять разделительный фильтр с частотой разделения около 3 кГц.</p> <p style="text-align: left;">Правда, головка типа 3ГД-31 имеет несколько большие размеры, чем высокочастотная головка, примененная автором конструкции. Это потребует некоторой переделки передней панели. Но можно обойтись и без переделок, если использовать высокочастотную головку типа 2ГД-36.</p> <p style="text-align: left;">Применение головки типа 2ГД-36 позволяет расширить полосу эффективно воспроизводимых частот до 18-20 кГц. Правда, здесь есть одна особенность. Некоторые образцы головок этого типа имеют относительно высокую частоту воспроизведения нижних частот - около б-6 кГц. В связи с этим может потребоваться изменить частоту разделения с 3 до 6 кГц. Для этого достаточно уменьшить число витков катушек L1 и L2 фильтра по схеме рис.2 до 70 и 90 соответственно, уменьшив при этом емкости конденсаторов С1 и С2 вдвое</p> <p style="text-align: left;"><b>Громкоговоритель с расширенной диаграммой направленности. </b></p> <p style="text-align: left;">Наблюдения показали, что широкополосные и многополосные громкоговорители, у которых раскрывы диффузоров расположены в одной, обычно фронтальной плоскости, имеют один недостаток, обусловленный узостью диаграммы направленности излучения. Особенно заметна направленность в горизонтальной плоскости. Из-за этого сужается зона проявления стереоэффекта, ослабляется воспроизведение высших частот сигнала.</p> <p style="text-align: left;">Для борьбы с этим недостатком применяются различные средства, в том числе включение дополнительных громкоговорителей, размещенных определенным образом относительно основных громкоговорителей, вынесение отдельно средне- и высокочастотных головок, сведение сигналов нижних частот стереофонической системы в один монофонический сигнал и т. п. Радиолюбительская практика показывает, что увеличение числа громкоговорителей загромождает жилое помещение, приводит к увеличению числа соединительных проводников. Поэтому более целесообразным является создание таких громкоговорителей, которые обладали бы широкой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и не занимали бы много места.</p> <p style="text-align: left;">На рис. 4,а приведены эскизы корпуса громкоговорителя, а на рис. 4,б -принципиальная схема его разделительного фильтра. Как видно из рисунка, громкоговоритель имеет по паре головок низкой и высокой частоты, включенных параллельно. Высокочастотные головки включены через простейший разделительный фильтр, состоящий из конденсатора C1 и резисторов R1 и R2.</p> <center><img title="Акустическое оформление многополосных громкоговорителей" src="https://audioportal.su/diy/downloaded_content/a-ph/statyi/59.gif" alt="p4" border="0" hspace="3" vspace="3" /> <br clear="all" />Puc.4</center> <p style="text-align: left;">Согласно описанию конструкции, низкочастотные головки рассчитаны на 15 Вт, высокочастотные - на 10 Вт каждая. Таким образом, громкоговоритель может быть применен для совместной работы с УНЧ до 30 Вт. Высокочастотные головки на мощность практически не влияют из-за относительно высокой частоты разделения полос, равной примерно 6 кГц.</p> <p style="text-align: left;">Главным достоинством громкоговорителя является широкая диаграмма направленности излучения в горизонтальной плоскости, составляющая 270° на частотах вплоть до 12 кГц. Это достигается, как видно из рис. 4,а, размещением пар головок высокой и низкой частоты во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем такое размещение четырех головок не увеличивает поперечного сечения корпуса громкоговорителя.</p> <p style="text-align: left;">Особенностью фильтра (рис. 4,б) является наличие дополнительного резистора R1, замыкаемого контактами В1. При разомкнутых контактах амплитудно-частотная характеристика громкоговорителя равномерна во всей .полосе воспроизводимых частот (от 60Гц по 18кГц). При замыкании контактов происходит дополнительный подъем отдачи на высших частотах (от 7 до 18 кГц) примерно на 3 дБ. Такая коррекция может потребоваться в том случае, когда в помещении находится много мягких предметов: шторы, занавеси и другие материалы, сильно поглощающие энергию звуковых колебаний высших частот.</p> <p style="text-align: left;">Своеобразное размещение головок в громкоговорителе открывает новые возможности для согласования размещения и взаимного положения громкоговорителей стереофонической установки с учетом акустики помещения. На рис.5 показано, как этого можно добиться, развернув громкоговорители в горизонтальной плоскости. Так, если комната средних размеров, а стены не-драпироваиные, то можно рекомендовать расположить громкоговорители так, как показано на рис.5,а. При этом корпуса громкоговорителей могут быть придвинуты вплотную к боковым стенам. В такой же комнате с мягкими стенами (задрапированными) .рекомендуется размещать громкоговорители не ближе 0,7 м от боковых стен (рис.5,б).</p> <center><img title="Акустическое оформление многополосных громкоговорителей" src="https://audioportal.su/diy/downloaded_content/a-ph/statyi/60.gif" alt="p5" border="0" hspace="3" vspace="3" /> <br clear="all" />Puc.5</center> <p style="text-align: left;">Если комната узкая, то можно направить основное излучение громкоговорителей в сторону боковых стен. За счет переотражения и переизлучения от стен удается получить эффект расширенной стереобазы (рис.5,в,г). В помещении больших размеров, когда громкоговорители расставлены относительно далеко друг от друга, можно создать эффект сближения их, для чего необходимо направить основное излучение громкоговорителей навстречу друг другу (рис.5,д,е).</p> <p style="text-align: left;">При повторении конструкции рекомендуется использовать для каждого экземпляра громкоговорителя по две головки типа 4ГД-4 или 4ГД-35 для низкочастотного тракта и две головки для высокочастотного. При этом номинальная мощность сигнала, подводимая к громкоговорителю, может достигать 8 Вт. При использовании головок типа 4ГД-36, паспортная мощность которых равна 8 Вт, допускаются кратковременные перегрузки до 16 Вт. Конечно, диаметр вырезов в панелях необходимо согласовать с размерами диффузодержателей отечественных головок.</p> <p style="text-align: left;">Следует заметить, что в последние годы появилось большое число любительских и профессиональных громкоговорителей, широкополосных и многополосных, в которых большая или меньшая часть излучения направляется в сторону стен помещения. В громкоговорителе, о котором шла речь, на боковое излучение отводится в среднем около половины подводимой мощности. Известны конструкции радиолюбителей, где из девяти однотипных широкополосных головок излучает во фронт только ... одна. Остальные восемь имеют основное излучение, направленное в тыл, в сторону стены помещения, т. е. на излучение в сторону слушателя расходуется только 11% мощности, подводимой к громкоговорителю. Правда, остальные 89% излучаемой мощности не пропадают бесследно. Излучение вбок и назад, отражаясь от стен и пола, частично доходит до слушателя в виде рассеянного отраженного сигнала, восприятие которого создает иллюзию нахождения в просторном концертном зале. Меняя положение таких громкоговорителей относительно стен и пола, разворачивая их некоторым образом в горизонтальной плоскости относительно слушателя, можно добиваться наилучшего для данного помещения звучания электроакустической аппаратуры.</p> <p style="text-align: left;"><b>Трехполосный громкоговоритель. </b></p> <p style="text-align: left;">О трехполосных громкоговорителях уже много говорилось ранее. На рис.6 приведен эскиз конструкции трехполосного громкоговорителя. Корпус громкоговорителя изготовлен из древесно-стружеч-ной плиты толщиной около 20 мм. Дно у корпуса отсутствует. Между полом и боковыми стенками оставлена щель высотой около 25 мм и длиной 200 мм. Ее назначение - создание дополнительного синфазного излучения на нижних частотах воспроизводимого сигнала.</p> <center><img title="Акустическое оформление многополосных громкоговорителей" src="https://audioportal.su/diy/downloaded_content/a-ph/statyi/61.gif" alt="p6" border="0" hspace="3" vspace="3" /> <br clear="all" />Puc.6</center> <p style="text-align: left;">Необычным является само размещение головок. Так, среднечастотная головка установлена на верхней стенке. Низко- и высокочастотные головки размещены на наклонной панели. Обе панели, верхняя и наклонная, задрапированы тканью по контуру, обозначенному на рис.6 штриховой линией, создавая иллюзию классической прямоугольной формы корпуса громкоговорителя. Такое размещение головок позволяет использовать хорошие отражающие и рассеивающие свойства относительно невысоких потолков современного жилища с целью получения пространственного, а не точечного источника звука.</p> <p style="text-align: left;">При повторении конструкции можно применить одну низкочастотную головку типа 4ГД-43, среднечастотную головку типа 4ГД-8Е и высокочастотную головку типа ЗГД-31. При этом следует соответственно изменить верхнюю и наклонную панели ящика. Для коррекции сопротивления высокочастотной головки параллельно ее выводам можно подключить постоянный резистор на 10-12 Ом. С учетам вышеизложенного номинальная мощность, подводимая к громкоговорителю, может составлять 5 Вт.</p> Литература: В.А.Васильев. Зарубежные радиолюбительские конструкции. Москва, "Радио и Связь", 1982.