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无线电电子与电气工程百科全书 Baffle-Step（波干扰）——线性声学道路上的障碍。 无线电电子电气工程百科全书
首先，什么是 挡板台阶. 这是从扬声器系统的前面板反射的波与位于该面板上的扬声器发出的波之间的干扰现象。 这种现象发生在由发射器和前面板的尺寸从下方确定的频率范围内，以及从上方由扬声器从活塞模式到区域模式的转变确定的频率范围内，即当波长变得比发射器本身短时。 当然，下限对于封闭设计是有效的。 对于开放的，一切都变得更加复杂。 忽略“挡板步骤”会带来什么后果？ 充其量，频率响应的不均匀性会增加。 在最坏的情况下，这种不均匀性可能会达到频率响应的波峰和波谷，相对水平超过 6-7 dB，并且频谱可以通过更持久的寄生谐振来补充。 毫无疑问，两者都不会对声音产生积极影响。 “挡板台阶”的影响如何以图形形式呈现，或者如何反映在质量特性中。 让我们以 LspCAD 6 和 D'Appolito 优化的两路扬声器系统为例。 最初，优化系统的频率响应如下所示：
我用一个包含以下数据的案例完成了系统：
打开挡板模拟：
现在，在 2.5 Hz - 300 kHz 频率范围内，整体频率响应不均匀度为 +/-20 dB。 看起来不均匀性不是很大，但最初的不均匀性在1.5 Hz - 100 kHz 频率范围内为+/-20 dB，也就是说，最初特性非常一致。 而且扬声器的位置显然很好。 如果没有进行优化并且频率响应的初始线性度远未达到预期，或者更糟糕的是，在“挡板阶跃”将进行最显着校正的频率区域中已经存在不均匀性，将会发生什么？ 一个合理的问题是：仿真结果是否符合扬声器的真实行为，因为设计线性扬声器必须考虑“挡板”？ 我问自己这个问题并得到了答案。 我的挡板台阶实验结果虽小，但意义重大。 那么，这一切是如何发生的。 我用我手头的东西作为标准。 这是一款标称直径为 4.5 英寸（标明有用直径；“篮子”外径为 150 毫米）的低频/中音扬声器，配有金属扩散器，这就是测量图表包含频率响应发射的原因在音频范围的上部。 第二个“测试对象”是4A28，它和4.5英寸扬声器一样，在模拟开放空间条件下扬声器的操作（Free-Air设计）时对我很有用，但4A28没有参与实验由于缺乏合适的隔音屏而出现“挡板台阶”。 为了有一个起点，当扬声器安装在扬声器系统的标准位置时，在近场（距离驱动器 10 厘米）进行测量。 这是 12 升 FI 设计，但在这种情况下端口是关闭的。 近场测量可以很大程度上消除“挡板”效应，并且在接地单元的情况下，可以完全消除 ACZ。 之后，扬声器被放置在声屏的中央，声屏是一个宽 315 毫米、高 840 毫米的屏蔽。 测量在距发射器 70 厘米的距离处进行，并与地面单元近场的测量结果一起放入 LspCAD 程序中。 该项目使用了三个发射器和“衍射模拟”工具，该工具模拟“挡板步骤”。 “挡板”的尺寸与防护罩的尺寸相对应，扬声器的位置与防护罩中的位置类似，即在中心，发射器的直径为 110 毫米，与实际情况一样。 到发射器的距离也设置为与实际测量类似 - 70 厘米。 由于我的测量复合体允许我使用声压绝对值进行测量，因此在 1 m 以外的距离处测量时的频率响应是通过沿垂直刻度移动来校正的，同时考虑到电压比的对数。 简而言之，在所有图表中，频率响应测量结果都是在 1 m 距离处对扬声器施加 2.828 V 电压时获得的值 независимо 从它的标称电阻。 为什么 LspCAD 中使用三个发射器？ 第一个是“参考”。 它显示了不受挡板阶跃影响的频率响应。 第二个是 70 厘米距离处的实际测量结果。第三个是基于“参考”发射器频率响应的“挡板阶跃”模拟。 在 LspCAD 中建模的结果：
曲线标记如下： 参考 - “参考”发射器； 测量是实际测量的结果，建模是建模的结果。 我无法解释为什么 LspCAD 将模拟频率响应向上移动 - 实际上这不会发生。 我将其精确移动了 6 dB，这是通过选择模拟扬声器的发生器电压值发现的。 我将频率响应下移 6 dB：
可以看出，仿真结果与实际测量结果吻合得很好。 当频率响应向上移动 6 dB 时，LspCAD 到底是受什么引导的，我个人并不清楚。 我拒绝使用这个程序，并在一个更严肃的CAD系统——LEAP中进行了进一步的比较。 事实证明，后者不受这些“特征”的影响，而且还允许模拟各种条件下的动力学，直至自由空间中的辐射。 对于 LEAP 建模，两个扬声器（4.5" LF/MF 和 8" 4A28）的 Thiel-Small 参数都被输入到程序的数据库中。 低频/中音扬声器安装在扬声器标准位置时的近场测量结果及其仿真的比较，考虑到主单元中类似体积的位置，而无需考虑到“挡板步骤”，如下所示：
在我将呈现的所有图表中，蓝色曲线对应于无限屏幕中的模拟（不考虑“挡板”），紫色曲线（稍后会出现）对应于开放空间条件下的模拟（考虑到“挡板”），绿色的是实际测量值。 如图所示，仅基于 Thiel-Small 参数的模拟扬声器的平均声压比真实扬声器低 1.5 dB。 这是一个非常好的结果。 该建模是通过以下对象排列进行的：
不考虑挡板步骤的建模需要指定无限屏幕方法。 这导致了扬声器前面板相应设计的显示。 接下来，将屏蔽罩中扬声器在70厘米距离处的测量结果导入到程序中，并在与真实情况类似的条件下进行模拟：
频率响应的比较结果：
同样，对于到发射器 10 cm 的距离：
正如您所看到的，模拟和实际测量结果非常吻合。 如果添加 LEAP 低估模拟扬声器平均灵敏度的缺失 1.5 dB，则匹配会更好。 在 LEAP 中建模“baffle-step”盒子的示例，其中制造商将此低音扬声器/中音扬声器安装为中音链接，并考虑到 +1.5 dB 校正：
同样在 LspCAD 6 中：
我的小实验的目的已经达到了。 “挡板阶跃”由专门的“软件”完美模拟，其对最终频率响应的影响不可低估。 由于 LEAP 可以模拟开放空间中扬声器的行为，因此我没有忽略检查模拟准确性的机会：
为什么我对此感兴趣？ 我曾经在其中一个话题中谈到了扬声器在标准箱外的以前难以理解的行为，当箱内工作频率范围内的频率响应符合+/-1.5 dB的不均匀性时，而在箱外（即在 Free-Air 设计中）为 +/-7.5 dB，中频频率响应有明显的峰值。 距离发射器10cm处的对比结果：
这与在屏蔽中测量的扬声器相同。 美丽的！ Free-Air 设计中的 4A28 扬声器在距离发射器 30 厘米和 10 厘米处的比较结果如下所示：
我能说什么。 首先，这不是一个发现，在切换到区域模式之前，扬声器具有接近圆形的指向性，因此 AKZ 在该区域完全精确地体现了自己。 其次，出于某种原因，我立即想起尝试通过耳朵自然地、没有设计地比较两个扬声器，以评估其灵敏度、频率响应的线性度，有时甚至给出具体的数字。 看看图表。 在听觉敏感度最高的区域，辐射的非线性得到充分体现。 当到发射器的距离改变时，频率响应不仅会出现变化，而且还取决于发射器的直径。 根据测量结果，考虑到“挡板台阶”，我们可以得出以下结论。 两个完全相同的扬声器，安装在不同的声学设计中，或者安装在不同尺寸的扬声器前面板上，或者以不同的方式放置在同一扬声器前面板上，或者所有这些加在一起加上不同标称尺寸的发射器 - 所有这些都将在每个扬声器中提供具体情况指说话者的具体行为。 作者：雷克萨斯（Sirvutis Alexey Romasovich）； 出版：cxem.net
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