带有偶极辐射器的扬声器。方案、说明

带偶极辐射器的扬声器。无线电电子电气工程百科全书

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作者提出了一种带有偶极发射器的扬声器的原创设计。动圈头的声学设计主要用于汽车扬声器，由塑料管制成。也可以使用足够厚度和合适直径的纸板或纸浆管。为了设置和检查制造的 AS 的参数，作者使用了 SpectraLab 计算机程序。

最近发表在《Radio》杂志上的文章表明，发烧级扬声器系统的发展水平已上升到一个新的水平。显然，这主要是因为可以获得更高质量的磁头。现在市面上销售的最常见的是各种容量的汽车扬声器动圈头，能够提供相当高的音质。文章中描述的音响系统可以使用业余爱好者可以使用的动圈头来制作，并且使用现成的汽车扬声器头组可以大大简化他们的选择。

开发此设计的目的是希望生产出具有良好声音和原创设计的扬声器系统；此外，聆听头部声学设计的不同变体也很有趣。特别是，它应该比较双极和偶极扬声器的特殊发声，它们的辐射模式和辐射相位特性不同（更多关于他们工作的特征 - 进一步在文本中）。作为对各种扬声器（ACARIAN SYSTEMS 制造的双极“Mirage”[1]、偶极“Alon”等）结构分析的结果，作者开发了此处描述的扬声器的设计。

音响系统外壳（图1）由外径160毫米、壁厚9毫米的聚乙烯管制成。交流扬声器 - 三路；每个都由三个独立的盒子组合成一个设计。低音驱动器水平安装在主机箱的上端面。其内部空间从下方（一直到移相器管道，引出到机箱后侧）填充有低密度填充聚酯，管道上方有两圈 5 厘米宽的致密泡沫橡胶，减少外壳内的驻波。环之间的距离约为50厘米。

带有偶极辐射器的扬声器

安装在低音扬声器头上方的中音箱同时充当低音扬声器发射器的“扩散器”。这个盒子是由一块类似的管子制成的。内部容积填充中等密度的三层填充物（合成防寒剂-棉绒-合成防寒剂）。从端侧，将带有可拆卸保护网的相同塑料头支架固定在其上（使用胶水或螺钉）。硬铝支架 2 ... 3 毫米厚，具有必要的突出部分），并穿过上块的墙壁。盒紧固的高度由卷曲螺母或普通螺母调节。

HF 盒由一根直径为 40 毫米的聚乙烯管制成，安装在两个装饰销上，在盒之间形成约 15 毫米的间隙。 HF 封头安装在管段的两侧，仅通过紧配合固定。

扬声器的外观 - 如图。 2.

带有偶极辐射器的扬声器

所需直径的管道可以使用“Radio”[2]中描述的方法由纸浆制成，也可以从市售管道中选择用于各种目的。作为最后的手段，您可以用刨花板或 MDF（压缩木粉板）制作矩形、方形截面的外壳。

设计中使用了三种动圈头（扬声器示意图如图3所示）。对于 LF 频段 (BA5) - Kenwood KW-160-1374 磁头，采用 Thiel-Small 参数 (TS)：谐振频率 Fs= 45 Hz，总 Q 因子 Qts= 0,5...0,55。在中频频段（VAZ、VA4），使用梁赞无线电厂的 P130LU15-08-4 头，其谐振频率 Fs = 75 Hz，灵敏度为 89 dB [3]。在高频频段（BA1、BA2），使用LANZAR头（用于汽车音响）：有效辐射频段为1 ... 24 kHz，灵敏度为94 dB，复阻抗特性几乎平坦，无可见谐振。在这些磁头中，圆顶由钛制成，并且铁磁流体被引入磁隙中。

带有偶极辐射器的扬声器

可以使用 MF、HF 头和其他头 - 来自不同制造商的汽车扬声器组件。不希望使用带有内置附加高频喇叭的头。

在专为汽车扬声器设计的扬声器中，直径为 6 至 6,5 英寸、功率充足的紧凑型低音扬声器可能也更容易找到。使用其他可用的“低音扬声器”是可以接受的，但低音头和中音箱的紧固可能必须改变。

所用低音头带有反相器的箱体的计算尺寸结果大得令人无法接受（体积 Vb = 42 l），因此针对体积较小的箱体调整了播放频段的尺寸和低频。采用两相逆变管，以减少谐振器的长度和计算的横截面积。

谐振器谐振器在没有低通滤波器的情况下进行调谐，以便最好地再现低频声音，同时保持中频区域的清晰声音。然后检查复电阻的特性，结果表明特性最大值与管道的调谐频率Fb = 42 Hz相等。

如果AU中使用国产LF头，则结构元件的参数（箱体体积、反相管尺寸等）可以在[4]和类似头的设计描述中找到。

在此设计中，使用第二阶（用于低音头）和第一阶（用于中音、高频头）滤波器。对于三阶滤波器（MF 和 HF），在所选声学设计中很难获得一致的声音和可接受的复阻抗相位响应。

在滤波器的制作中，笔者使用了73V时容量为17μF的K4.7-63电容器、Jamicon公司的容量为100和47μF的氧化物电容器（非极性NP组）。线圈L1匝数为110匝，采用0,72mm无框PEL线绕制在直径20mm的心轴上，绕制宽度10mm。为了减少损耗，L2 线圈（100 匝 PEL 线 0,9）由横截面为 3,5 ... 4 cm2（无跳线）的 W 形板封装制成的磁路制成，并缠绕在框架上旧电视的 UHF 变压器。线圈L2的电感通过缠绕部分匝来选择。

“SpectraLab”程序 [5] 和连接到计算机声卡的简单机顶盒（图 4）可以为测量头和系统的所有参数提供宝贵的帮助。利用这样一种装置，可以在测量磁头参数、调谐反相谐振器和滤波器的过程中直接观察复电阻的频率响应和相位响应。

带有偶极辐射器的扬声器

在程序中的“设置”部分，需要将右通道输入端的分压商的查看模式设置为左通道的类似分压商（反之亦然），并启用线性输入卡在“记录”模式下。因此，在屏幕上我们将看到所研究的四极杆的频率响应和相位响应。计算机的声卡必须是全双工的，即允许其输入和输出同时运行。在所有模式下，您需要从“实用程序”部分启用内置粉红噪声发生器（有关更多信息，请参阅程序的“帮助”部分）。

通过将程序切换到频谱视图模式并选择声卡的麦克风输入，您可以通过声压测量磁头（系统）的频率响应和相位响应，其精度由麦克风的质量决定。计算机驻极体麦克风的频率响应足够线性，可以评估头部和扬声器频率响应的不均匀性，此外，该程序还能够补偿所用麦克风频率响应的非线性。

对于声学测量，使用灵敏度为 195 ± 64 dB（3 kHz 时 1 dB = 1 V/μbar）、频带为 20...16000 Hz 的 YOGA EM-XNUMX 麦克风。

在制造该扬声器系统的滤波器时，主要的困难是中音和高音扬声器头的匹配，因此，最简单的解决方案被证明是最有效的。对于设计中使用的磁头，二阶和一阶滤波器可以获得平滑的频率响应。上图。图 5 显示了“SpectraLab”程序呈现的扬声器的频率响应，麦克风安装在 0 度辐射轴（上曲线）和 90 度角（下曲线）的辐射轴上。

带有偶极辐射器的扬声器

扬声器复阻抗模块的频率响应，如图6所示。 3,8、在8…45欧姆范围内变化平滑。 PFC 线性度的偏差不超过 ±10 度。应该注意的是，用于测量的声卡在频率高于 90 kHz 至 -XNUMX 度时 PFC 有所下降。因此，在测量之前，需要通过连接可变电阻代替表头（带有可调电阻刻度）来校准测量路径。同时可用于测量交流的复电阻。

带有偶极辐射器的扬声器

在聆听制造的扬声器系统时，测试了打开中音和高音箱中的头的两种选项。

第一个选项是当前头和后头异相打开（考虑到它们的物理位置）时。在这种情况下，所产生的辐射特性可以被认为是双极的（同相向前和向后的辐射）。其频率响应（文中未显示）在 0 度和 90 度位置同样平坦。在低频（低于 300 Hz）时，会出现波纹，但这不会破坏声音。与传统扬声器相比，声音获得更大的“音量”。当扬声器之间的距离超过3 ... 4 m时达到最大效果。例如，当扬声器安装在房间的对角处时，通过放大器中的相应控制来实现立体声平衡，为家庭影院、轻音乐和电脑游戏提供舒适的声音。

第二种开启选项是当磁头同相开启时。结果，我们得到了一个偶极扬声器系统，其辐射方向图可以定义为“90 字形”，因为 MF-HF 范围内的侧面辐射被抑制。事实上，这种效果表现得微不足道：当麦克风安装在侧面（0 度）时，频率响应也与轴向安装（5 度）一样平坦，但在 XNUMX 度时声压级平滑下降。中音和高音（见图 XNUMX）。

磁头的这种包含可以被认为是等压的，这不会增加声学设计中磁头的谐振频率并且另外减少偶次谐波。在这种情况下，声音和音量一起在音场发展和清晰度方面获得了更高的准确性；作者更喜欢这个选项。

在这两种情况下，声音与通常的场景深度及其结构有本质上的不同，并且音调平衡对聆听地点有轻微的依赖性。这使您可以在“声场”前面和直接在“声场”内部的房间内移动，这与通常相当狭窄的立体声效果区域形成鲜明对比。

所有扬声器应距离最近的声音反射表面至少 40 ... 50 厘米，并且如果可能的话，这些表面本身覆盖有吸音材料（例如窗帘）。

在杜比环绕定向逻辑多声道家庭影院系统中，为了创建传输声学氛围的漫射场，Nome THX 许可计划建议使用偶极驱动器作为后置扬声器，该驱动器应面向听众，而不是前瓣或后瓣，但用“零”。

文学

Kozyrev V. 声学系统“MIRAGE 595is”。 - AudioMagazin，1998 年，第 6 期，第 18 页23-XNUMX。
Sirotyuk M. 带有声学迷宫的简单扬声器。 - 广播，2000 年，第 2 期，第 13、14 页。
家用无线电设备的扬声器头。 - 广播，1998 年，第 10 期，S.81,82。
Shikhatov A. 车内的扬声器。 - 广播，1999 年，第 12 期，p。 20-22。
soundtechnology.com/downlosd-center.htm。

作者：S. Alikov，莫斯科

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