Conception acoustique de haut-parleurs multibandes. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les systèmes acoustiques à deux et trois voies sont les plus répandus parmi les radioamateurs étrangers. Souvent, pour améliorer encore le retour dans les basses fréquences, le boîtier du haut-parleur est équipé d'un inverseur de phase. J'utilise d'autres techniques pour améliorer les performances des haut-parleurs avec deux et trois bandes de séparation de fréquence de signal.

Haut-parleur à deux voies avec inverseur à fente.

En règle générale, le trou de l'onduleur est de forme rectangulaire et est situé légèrement en dessous du trou du pilote basse fréquence. Étant donné que l'inverseur de phase améliore le son uniquement aux basses fréquences, où il n'y a pratiquement pas de directivité de rayonnement, l'emplacement du trou, ainsi que sa forme, n'est pas important pour le fonctionnement normal de l'inverseur de phase. L'essentiel est que sa surface soit égale à environ la moitié de la surface du diffuseur.

Compte tenu de ce qui précède, une conception originale d'un haut-parleur à deux voies avec une fente d'inverseur de phase située sur la paroi arrière a été proposée. La conception de ce haut-parleur peut être comprise à partir du croquis illustré à la Fig. 1.

Ris.1

La première caractéristique de conception du haut-parleur est un trou oblong de 26 mm de large et 860 mm de long, soit toute la longueur de la paroi arrière. La deuxième caractéristique est la forme prismatique du boîtier : la largeur du panneau avant est de 610 mm, le panneau arrière est de 190 mm. Les murs inférieur et supérieur sont de taille rectangulaire 285x650 mm avec deux coins tronqués. Ceci est fait pour la commodité de placer l'enceinte sur le sol, dans le coin de la pièce. Cela permet d'atteindre deux objectifs à la fois. Tout d'abord, le haut-parleur est placé à un endroit de la pièce où il n'interfère pas. Deuxièmement, une amplification supplémentaire des basses fréquences de plusieurs décibels est créée en raison de la réflexion du signal sur les deux murs latéraux et le sol de la pièce.

L'enceinte du haut-parleur est en contreplaqué ou en aggloméré d'une épaisseur d'environ 20 mm. Lattes pour renforts latéraux avec tissu décoratif d'une section de 90x50 mm - en pin. Les jonctions des parois latérales avec les parois supérieure et inférieure sont renforcées par des plaques rectangulaires de section 40x40 mm, également réalisées en bientôt. Pour éliminer l'effet de réflexion du signal aux fréquences moyennes et élevées, une couche matelassée de laine naturelle ou minérale d'une épaisseur d'au moins 50 mm est placée à l'intérieur du boîtier. Un tel revêtement doit être réalisé sur toute la surface intérieure du boîtier.

Lors de la répétition de la conception, vous pouvez utiliser une tête basse fréquence de type 6GD-12 et une tête haute fréquence de type 3GD-31, en ajustant la taille des trous sur le panneau avant, en tenant compte des dimensions du diffuseurs de têtes domestiques. Avec cette combinaison de têtes, le haut-parleur est capable de reproduire efficacement des signaux dans la bande de fréquence de 40 Hz à 16 kHz. La puissance d'entrée d'un signal à large bande peut atteindre 6 à 8 watts. Le filtre de croisement doit avoir une fréquence de croisement d'environ 3 kHz.

Sur la fig. La figure 2a montre un schéma de principe d'un filtre croisé pour un fonctionnement conjoint avec une tête basse fréquence avec une résistance de 8 ohms et une tête haute fréquence avec une résistance de 6,5 ohms. Dans ce cas, la résistance R1 est nécessaire pour égaliser la résistance de charge des sorties du filtre haute et basse fréquence. Si vous utilisez une tête haute fréquence domestique de 8 ohms, la résistance R1 doit être exclue.

Ris.2

Dans la fabrication de bobines, des cadres en carton peuvent être utilisés avec les dimensions indiquées sur la Fig. 41,6. Dans ce cas, la bobine L1 doit contenir 100 tours, L2 - 120 tours de fil PEV-3 d'un diamètre de 0,9-1,1 mm. Les capacités requises des condensateurs C1 et C2 peuvent être obtenues en connectant en parallèle plusieurs condensateurs de type 160 V MBM de capacités 1,0, 0,5 et 0,1 µF.

Haut-parleur avec pavillon exponentiel inversé

Actuellement, parmi les amateurs et les professionnels, les systèmes d'enceintes dits de petite taille, en abrégé MAC, sont très populaires. De petite taille, simples d'utilisation, avec une large bande passante de fréquences reproductibles, ils sont de plus en plus répandus. Certes, ils ont un certain nombre de lacunes. Le plus important est le rendement relativement faible dans toute la bande de fréquence. Pour un fonctionnement normal de tels haut-parleurs, une puissance d'entrée d'environ 10 W ou plus est nécessaire, alors que pour les types de haut-parleurs conventionnels, elle est 2 à 3 fois inférieure. Cet inconvénient est compensé dans une certaine mesure par la puissance accrue des amplificateurs basse fréquence modernes.

Les haut-parleurs MAC ont un autre inconvénient dû à la distorsion non linéaire spécifique créée par le cône. Le fait est que ces haut-parleurs utilisent des têtes spéciales basse fréquence avec une suspension de diffuseur très légère. Pour cette raison, la fréquence de résonance naturelle des têtes est très faible et atteint 10-16 Hz. Lorsque la tête est installée dans un boîtier avec une bonne étanchéité, sa fréquence de résonance augmente de 2 à 3 fois, atteignant la valeur requise pour une reproduction sonore de haute qualité, égale à 20-45 Hz. L'amortissement des diffuseurs de telles têtes est dû à l'élasticité de l'air contenu dans le volume interne du boîtier du haut-parleur. Dans ce cas, le diffuseur fonctionne comme un piston de compresseur, comprimant et dilatant alternativement l'air à l'intérieur du boîtier. Pour cette raison, les woofers légèrement suspendus sont appelés haut-parleurs à compression ou à cône suspendu à l'air.

La raison de la distorsion non linéaire supplémentaire créée par les pilotes MAC basse fréquence est que les surfaces avant et arrière du cône de ces têtes ont des impédances acoustiques différentes. La surface avant est en contact avec un espace ouvert et la surface arrière est en contact avec de l'air enfermé dans un boîtier de haut-parleur scellé. Bien entendu, pour éliminer les distorsions non linéaires spécifiques supplémentaires des têtes basse fréquence, il est nécessaire d'égaliser ou au moins de rapprocher les impédances acoustiques des deux faces du diffuseur.

Dans l'un des magazines, une brève description d'un haut-parleur bidirectionnel de petite taille a été publiée, dans laquelle la distorsion harmonique de ce type était considérablement atténuée. Avec des dimensions extérieures de 196x236x300 mm et un poids de 4,9 kg, le haut-parleur offre une reproduction sonore efficace dans la bande de fréquence de 60 Hz à 16 kHz à une puissance d'entrée nominale de 10 W.

L'essence de l'amélioration est l'utilisation d'un pavillon exponentiel inverse comme charge acoustique supplémentaire pour le haut-parleur basse fréquence. Le klaxon est réalisé dans le corps du panneau avant du haut-parleur avec une épaisseur de 20 mm, comme illustré à la Fig. 3, a. La vue du panneau avant depuis le côté avant est représentée sur la figure 3b. La surface intérieure du boîtier du haut-parleur est doublée d'une couche de laine d'environ 50 mm d'épaisseur, et le système magnétique de la tête est en outre pressé par un support en bois inséré entre la paroi arrière et le système magnétique. Le boîtier du haut-parleur est scellé avec de la nitro-colle, qui est utilisée pour enduire tous les joints et connexions de l'intérieur. Le panneau avant sur la face avant est recouvert d'un fin tissu radio, le corps lui-même est recouvert d'un film d'imitation ou plaqué de bois précieux.

Ris.3

Lors de la répétition de la conception, vous pouvez utiliser une tête de compression basse fréquence de type 6GD-5 et une tête haute fréquence ZGD-31. Dans cette conception, il est recommandé d'utiliser un filtre croisé avec une fréquence de croisement d'environ 3 kHz.

Certes, la tête de type 3GD-31 est un peu plus grande que la tête haute fréquence utilisée par l'auteur de la conception. Cela nécessitera une refonte du panneau avant. Mais vous pouvez vous passer de modifications si vous utilisez une tête haute fréquence de type 2GD-36.

L'utilisation d'une tête de type 2GD-36 permet d'élargir la bande de fréquences effectivement reproductibles jusqu'à 18-20 kHz. Certes, il y a une particularité ici. Certains échantillons de têtes de ce type ont une reproduction relativement élevée des basses fréquences - environ 6-3 kHz. Par conséquent, il peut être nécessaire de modifier la fréquence de coupure de 6 à 1 kHz. Pour ce faire, il suffit de réduire le nombre de spires des bobines L2 et L2 du filtre selon le schéma de la Fig. 70 à 90 et 1, respectivement, tout en réduisant de moitié les capacités des condensateurs C2 et CXNUMX

Haut-parleur avec diagramme polaire étendu

Des observations ont montré que les haut-parleurs à large bande et multibandes, dans lesquels les ouvertures du diffuseur sont situées dans un plan, généralement frontal, présentent un inconvénient dû à l'étroitesse du diagramme de rayonnement. L'orientation dans le plan horizontal est particulièrement visible. De ce fait, la zone de manifestation de l'effet stéréo se rétrécit, la reproduction des hautes fréquences du signal est affaiblie.

Pour lutter contre cet inconvénient, divers moyens sont utilisés, notamment l'inclusion de haut-parleurs supplémentaires placés d'une certaine manière par rapport aux haut-parleurs principaux, la séparation des têtes à moyenne et haute fréquence séparément, la réduction des signaux à basse fréquence d'un système stéréo en un seul signal mono, etc. La pratique des radioamateurs montre qu'une augmentation du nombre de haut-parleurs encombre l'espace de vie, entraîne une augmentation du nombre de conducteurs de liaison. Par conséquent, il est plus opportun de créer de tels haut-parleurs qui auraient un large diagramme de rayonnement dans le plan horizontal et ne prendraient pas beaucoup de place.

Sur la fig. 4,a montre des croquis du boîtier du haut-parleur, et sur la fig. 4b est un schéma de principe de son filtre de séparation. Comme on peut le voir sur la figure, le haut-parleur a une paire de têtes basse et haute fréquence connectées en parallèle. Les têtes haute fréquence sont connectées via le filtre croisé le plus simple, composé d'un condensateur C1 et de résistances R1 et R2.

Ris.4

Selon la description de la conception, les têtes basse fréquence sont conçues pour 15 W, celles haute fréquence - pour 10 W chacune. Ainsi, le haut-parleur peut être utilisé pour fonctionner avec des ULF jusqu'à 30 watts. Les têtes haute fréquence n'ont pratiquement aucun effet sur la puissance en raison de la fréquence de croisement relativement élevée d'environ 6 kHz.

Le principal avantage du haut-parleur est un large diagramme de rayonnement horizontal de 270° à des fréquences allant jusqu'à 12 kHz. Ceci est réalisé, comme le montre la Fig. 4, a, en plaçant des paires de têtes haute et basse fréquence dans des plans mutuellement perpendiculaires, et un tel agencement de quatre têtes n'augmente pas la section transversale du boîtier de haut-parleur.

Une caractéristique du filtre (Fig. 4, b) est la présence d'une résistance supplémentaire R1, fermée par des contacts B1. Avec des contacts ouverts, la caractéristique amplitude-fréquence du haut-parleur est uniforme sur toute la bande de fréquence reproductible (de 60 Hz à 18 kHz). Lorsque les contacts sont fermés, il y a une augmentation supplémentaire de la sortie à des fréquences plus élevées (de 7 à 18 kHz) d'environ 3 dB. Une telle correction peut être nécessaire lorsqu'il y a de nombreux objets mous dans la pièce: rideaux, rideaux et autres matériaux qui absorbent fortement l'énergie des vibrations sonores à haute fréquence.

Le placement particulier des têtes dans le haut-parleur ouvre de nouvelles possibilités pour coordonner le placement et la position relative des haut-parleurs d'une installation stéréo, en tenant compte de l'acoustique de la pièce. La figure 5 montre comment cela peut être réalisé en tournant les haut-parleurs horizontalement. Ainsi, si la pièce est de taille moyenne et que les murs ne sont pas drapés, nous pouvons recommander de placer les haut-parleurs comme indiqué sur la Fig. 5, a. Dans ce cas, les enceintes des haut-parleurs peuvent être rapprochées des parois latérales. Dans la même pièce avec des murs souples (drapés), il est recommandé de placer les haut-parleurs à au moins 0,7 m des murs latéraux (Fig. 5, b).

Ris.5

Si la pièce est étroite, vous pouvez diriger le rayonnement principal des haut-parleurs vers les parois latérales. En raison de la ré-réflexion et de la réémission des murs, il est possible d'obtenir l'effet d'une base stéréo étendue (Fig. 5, c, d). Dans une grande pièce, lorsque les haut-parleurs sont relativement éloignés les uns des autres, il est possible de créer un effet de rapprochement, pour lequel il faut diriger le rayonnement principal des haut-parleurs l'un vers l'autre (Fig. 5, e , F).

Lors de la répétition de la conception, il est recommandé d'utiliser pour chaque instance du haut-parleur deux têtes de type 4GD-4 ou 4GD-35 pour le chemin des basses fréquences et deux têtes pour le chemin des hautes fréquences. Dans ce cas, la puissance nominale du signal fourni au haut-parleur peut atteindre 8 watts. Lors de l'utilisation de têtes de type 4GD-36, dont la puissance nominale est de 8 W, des surcharges de courte durée jusqu'à 16 W sont autorisées. Bien entendu, le diamètre des découpes dans les panneaux doit être coordonné avec les dimensions des porte-diffuseurs des têtes domestiques.

Il est à noter que ces dernières années un grand nombre d'enceintes amateurs et professionnelles, large bande et multibandes, sont apparues dans lesquelles une partie plus ou moins importante du rayonnement est dirigée vers les parois de la pièce. Dans le haut-parleur en question, en moyenne, environ la moitié de la puissance d'entrée est allouée au rayonnement latéral. Les conceptions des radioamateurs sont connues, où sur neuf têtes à large bande du même type, une seule ... une rayonne vers l'avant. Les huit autres ont le rayonnement principal dirigé vers l'arrière, vers le mur de la pièce, c'est-à-dire que seulement 10% de la puissance fournie au haut-parleur est dépensée en rayonnement vers l'auditeur. Certes, les 90% restants de la puissance rayonnée ne disparaissent pas sans laisser de trace. Le rayonnement latéral et arrière, réfléchi par les murs et le sol, atteint partiellement l'auditeur sous la forme d'un signal réfléchi dispersé, dont la perception crée l'illusion d'être dans une salle de concert spacieuse. En changeant la position de ces haut-parleurs par rapport aux murs et au sol, en les tournant d'une certaine manière dans un plan horizontal par rapport à l'auditeur, il est possible d'obtenir le meilleur son des équipements électroacoustiques pour une pièce donnée.

Haut-parleur à trois voies

On a déjà beaucoup parlé des haut-parleurs à trois voies. La figure 6 montre un croquis de la conception d'un haut-parleur à trois voies. Le boîtier du haut-parleur est en aggloméré d'une épaisseur d'environ 20 mm. Le bas de la coque est manquant. Un espace d'environ 25 mm de haut et 200 mm de long a été laissé entre le sol et les parois latérales. Son but est de créer un rayonnement supplémentaire en phase aux basses fréquences du signal reproduit.

Ris.6

Insolite est le placement même des têtes. Ainsi, la tête moyenne fréquence est installée sur le mur supérieur. Les têtes basse et haute fréquence sont placées sur un panneau incliné. Les deux panneaux, supérieur et incliné, sont drapés de tissu le long du contour indiqué sur la Fig. 6 par une ligne pointillée, créant l'illusion d'une forme rectangulaire classique de l'enceinte de haut-parleur. Cette disposition des têtes permet d'utiliser les bonnes propriétés de réflexion et de diffusion des plafonds relativement bas d'une maison moderne afin d'obtenir une source sonore spatiale plutôt que ponctuelle.

Lors de la répétition de la conception, une tête basse fréquence de type 4GD-43, une tête moyenne fréquence de type 4GD-8E et une tête haute fréquence de type ZGD-31 peuvent être utilisées. Dans ce cas, les panneaux supérieurs et inclinés du tiroir doivent être modifiés en conséquence. Pour corriger la résistance de la tête haute fréquence, une résistance constante de 10-12 ohms peut être connectée en parallèle avec ses sorties. Compte tenu de ce qui précède, la puissance nominale fournie au haut-parleur peut être de 5 watts.

littérature:

1. V.A. Vasiliev. Conceptions de radio amateur étrangères. Moscou, "Radio et Communication", 1982.

Publication : N. Bolchakov, rf.atnn.ru

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