具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统。方案、说明

具有圆形辐射模式（AS 空间场）的声学系统。无线电电子电气工程百科全书

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电声声音再现（在最理想的版本中）的主要任务是确保聆听地点的次要声场与动作发生地点的主要声场相对应。在街上、在森林、在田野或在任何其他地方，聆听时，我们可以相当自由地定位来自各个方向的这些声音的来源。我们周围世界的大多数声源都接近点源（与声音振动的波长相比）。这些源发出动态变化的频谱，并且根据声源在地板或地面上方的位置，形成半球形或球形波。我可能会反对举一个振动琴弦的例子，但让我们以拾音器靠近琴弦末端的电吉他为例。看似只有高频，但拾音器传输的频率范围很广。几乎可以从琴弦的每个部分获取整个振动频率频谱。

我们想象一下下面的实验：在一个没有窗户的房间的墙上，距离例如2m处，切出两个面向街道的开口，其直径等于扬声器扩散器。因此，我们将得到相当于一个扬声器系统，该系统对于不同频率具有不同的辐射图，并且对于高频辐射图会更窄。我们坐在房间里，试图了解街上发生的事情。现在我们出去吧——声音将包围着我们。

空间声场系统（ASFS）开发者的努力方向正是针对空间声场的重建。大多数现有系统是矢量的，即定向辐射，至少在部分音频频带内。

对房间进行评分的任务是在其所有点上充满均匀的声场（压力），没有最大值和下降。想象一下这样一个实验——一个镜室，它必须被均匀地照亮。如果我们采用定向灯笼（矢量发射器），我们会得到从镜壁反射的单独光线，会有最大值和下降。如果我们采用非定向哑光灯（或两个间隔灯），我们将得到一个充满更均匀光线的房间。从这个实验中，我们得出的结论是，扬声器发出的声音方向性较小，从而产生了更均匀的声场。

用作声源的动圈头不允许在没有明显失真的情况下再现整个可听频率范围。为了解决这个问题，我们生产了针对其频段进行优化的带头。因此，扬声器由在扬声器前面板上间隔开的几个头组成，并且只有一部分音频信号频谱被馈送到每个带状头，并且每个头都有其自己的方向性图案。

具有间隔动圈头的多路扬声器存在一些问题：由于分频滤波器的延迟而导致频带内的信号延迟时间不同、声谱的非点发射，这导致频带内的辐射方向图的偏移分离区域。根据听众的位置，条形辐射器的不同方向模式会导致乐器声音的音色。

结论：次声场根本无法对应主声场——图1。 XNUMX.不可避免的问题出现了——该怎么办？

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 1、次声场不能与主声场根本对应。

首先，介绍一点历史。 1898 年，奥利弗·洛奇 (Oliver Lodge) 发明了动圈扬声器，其设计大部分沿用至今。 1948年，天朗第一款“DualConcentric”扬声器在伦敦“广播展”上亮相，这是第一款相当于点的双向同轴驱动器。

这确实是一个突破，至今仍保留其优势，然而，由于方向性随着信号频率的增加而锐化，带有号角高频辐射器的同轴扬声器具有非常小的舒适聆听区域。在同轴设计中，高频辐射器位于低频辐射器锥体的顶部，充当可移动（！）喇叭的作用，根据听者的位置影响音色。

工程师 V. I. Shorov 迈出了创建 APMS 的下一步。他开发的30AS103P声学系统由Yantar工厂生产，描述见[1]。这是一款双向扬声器，两个动圈头安装在水平面上，每个动圈头都指向自己的散射锥体，将矢量辐射转换为标量（非定向）。由于高频发射器（头）安装在低频发射器上方，因此我们没有得到绝对的点源，但在水平面上我们得到了具有圆形辐射图的源。

Yu. Gribanov 和 A. Klyachin 提出的设计（图 2）是创建点全向（更准确地说，具有辐射模式）声源的另一个步骤。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 2. Yu. Gribanov 和 A. Klyachin 的 AS 设计

其中，六对头安装在扬声器外壳的六个侧面。该 AS 不能称为 ASPP，因为存在辐射的矢量分量。但它是一个点全向声源。还有一个缺点：同一个信号由多个头发出，不可能实现它们的同步操作和相同的参数。这可能会导致失去音轨中最细微的差别。

A. Vinogradov 和 A. Gaidarov 提出的所谓反孔径 AS（图 3）更完全符合 ASPP 的思想。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 3. A. Vinogradov 和 A. Gaidarov 提出的反孔径 AS

在全AF频段内创建虚拟点全向声压源。声波的垂直分量受到一定程度的抑制。但我们再次回到与前一个情况相同的问题 - 没有获得绝对对称的结构。在高频时，两个头发出的声波可能会异相，由此产生的干扰会使原始音调失真。当然，失真比以前的方法要少（更少的磁头），但问题仍然存在。这个设计还有另一个问题。使用两个宽带头并不总是能让您再现所需的频率范围，即使您使用同轴（双向）也是如此。在这种结构中不可能实现必要的三车道。

第三类AMS的工作原理从设计上很容易理解，通常如图4所示。 XNUMX. 取消对孔径AS的一半扬声器组可以避免其固有的缺点。它还在整个频率范围内发出圆形图案的声波。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 4、第三种AMS的工作原理

目前，我公司拥有此类AU的多项专利，按两种结构生产APCS。两车道，如图所示。 5，有三种容量可供选择：5升、10升和40升，适合客厅家用。针对小型影院厅，专门生产1000W自动控制系统，提供高声压。 ASPP的结构如图所示。 6实现了三频段频谱分离原理，大大简化了磁头选择问题。该公司的产品中还有一款箱体容积为70升的ASPP；它是为高品质再现立体声录音而设计的。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 5. XNUMX路AMS

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 6. XNUMX路AMS

如果我们谈论AES的特点，那么与直接辐射的扬声器相比，我们可以假设乐器声音的攻击力有所减弱，因为声音是向各个方向辐射的，而不是针对听众。

但是，是什么让这种扬声器能够在真实的房间中使用呢？创建均匀的空间声场 - 无论您身在何处，声音的音色都相同。无论您站在扬声器前面还是侧面，声音都不会改变，您周围都是均匀的声场。事实证明，大面积的声音非常舒适：一种不同寻常的舒适感和情感投入创造了传统扬声器无法达到的环境。此处显示的三种类型的 AMS 并未穷尽各种不同的选项。

当超过一定的质量阈值时，明确地说某种声音比另一种声音更好或更差在很大程度上是没有意义的：感知是情感领域，它们是不同的，因此有许多放大器和音响系统。但可以明确的是，这种声音更接近我们周围的自然声音。

以我们公司制造的 AC200 扬声器系统为例。该系统采用 ASA 实验室制造的动态头制成桌面式和悬挂式版本 [2]。我们使用型号 B1602.8 作为低音扬声器，使用型号 T252.4 作为高音扬声器。上图。图7示出了AC的简化图。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 7. 简化的交流电图

扬声器的这种垂直设计允许使用管子作为箱体，这与标准立方体箱体相比具有优势。选择 11x8x200 PVC 塑料管作为套管 4,9（图 2000），该管尤其用于下水道系统。一根 2 m 长的管子足以容纳两个扬声器。环 1、2、6、10 由 16 毫米厚的 MDF 制成。上图。图 9 显示了零件 2、6 的图纸。零件通过 3x19 毫米沉头螺钉（3-4 颗）固定在主体上。

滤波器2附接至部分9，部分6安装在壳体的下部；其具有用于信号线输出的孔。安装有动态磁头的部件 11 安装在外壳 11 中，条件是环的上平面与外壳 4 的窗口下边缘齐平。敷设通向 HF 磁头的电线5、不要安装自攻螺钉，并将电线穿过以任何方式固定的 HF 头（在阀盖上，在由直径为 1 ... 1,5 mm 的铜线焊接的结构上）并用固定 LF 头的自攻螺钉固定。主要要求是在高频头锥体和散射锥体 3 之间提供必要的间隙。如图 10 所示的锥体。 XNUMX、可由中密度纤维板或厚塑料制成。为了使塑料锥体变硬，可以发泡。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 8. AC 外壳 - PVC 塑料管 200x4,9x2000

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 9. 图纸细节2、6

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米。 10. 塑料锥

光滑、涂漆的锥体表面可减少高频损耗。锥体用胶水固定在第 2 部分上。

作为吸音器，使用薄的合成防冻剂，填充紧密；堆积密度的标准是低频音域中不存在杂音。您可以尝试倒入一层 5 ... 10 厘米厚的细活性炭，上面必须覆盖合成防冻剂。

第 1 部分和第 10 部分定义了外观，可以喷漆或贴面。第 1 部分通过销钉或小自攻螺钉连接到第 2 部分，第 10 部分通过自攻螺钉连接，并释放连接电缆。

为了给演讲者进行演示，您可以用薄合成纤维缝制“长袜”，然后用订书机将其固定在上部和下部 2 上。

分频滤波器电路如图 11 所示。十一。

具有圆形辐射图（AS 空间场）的声学系统
米。 11. 分离过滤器方案

电感L1用直径0,5～0,8mm的漆包线绕制在直径25mm的塑料管上，绕制宽度为20mm。 120 匝 10,2 m 长的电线产生 0,3 mH 的电感。电容器 C1 - K73-17 或 K78-2（更好）。阻值为1欧姆的电阻器R0,2是由高电阻丝制成的：他们取一段几米长的电阻，测量其电阻并咬掉与所需电阻相对应的部分。线径必须至少为 0,2 毫米。磁头转动的相位（极性）是根据经验确定的。此处的图表显示了使用粉红噪声测量时优化的极性。

文学

Shorov V.，Yankov V. 自行生产的声学系统。 - 广播，1997 年，第 4 期，第 12 页14-XNUMX。
ASA 实验室。 - asalab.net。

作者：V. Kostin

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