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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Akustisches Design von Mehrwegelautsprechern. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Am weitesten verbreitet unter ausländischen Funkamateuren sind Zwei- und Drei-Wege-Akustiksysteme. Um die Wiedergabe bei tiefen Frequenzen weiter zu verbessern, ist das Lautsprechergehäuse oft mit einem Phaseninverter ausgestattet. Ich verwende andere Techniken, um die Leistung von Lautsprechern mit zwei und drei Signalfrequenz-Trennbändern zu verbessern. Zwei-Wege-Lautsprecher mit Slot-Inverter. Typischerweise hat das Inverterloch eine rechteckige Form und befindet sich etwas unterhalb des Lochs des Niederfrequenztreibers. Da der Phaseninverter den Klang nur bei niedrigen Frequenzen verbessert, wo es praktisch keine Strahlungsrichtwirkung gibt, ist die Position des Lochs sowie seine Form für den normalen Betrieb des Phaseninverters nicht wichtig. Die Hauptsache ist, dass seine Fläche etwa der Hälfte der Fläche des Diffusors entsprechen sollte. Angesichts des Vorhergehenden wurde ein originelles Design eines Zweiweglautsprechers mit einem an der Rückwand angeordneten Phaseninverterschlitz vorgeschlagen. Der Aufbau dieses Lautsprechers geht aus der Skizze in Abb. 1 hervor.
Erstes Designmerkmal des Lautsprechers ist ein Langloch von 26 mm Breite und 860 mm Länge, also über die gesamte Länge der Rückwand. Das zweite Merkmal ist die prismatische Form des Gehäuses: Die Breite der Frontplatte beträgt 610 mm, die der Rückplatte 190 mm. Die unteren und oberen Wände haben eine rechteckige Größe von 285 x 650 mm mit zwei abgeschnittenen Ecken. Dies geschieht, um den Lautsprecher bequem auf dem Boden in einer Ecke des Raums aufstellen zu können. Damit werden gleich zwei Ziele erreicht. Zunächst wird der Lautsprecher an einer Stelle im Raum platziert, wo er nicht stört. Zum anderen entsteht durch die Reflexion des Signals an den beiden Seitenwänden und dem Boden des Raumes eine zusätzliche Anhebung tiefer Frequenzen um mehrere Dezibel. Das Lautsprechergehäuse besteht aus Sperrholz oder Spanplatten mit einer Dicke von ca. 20 mm. Latten für Seitenstreben mit Dekostoff mit einem Querschnitt von 90x50 mm - aus Kiefer. Die Verbindungsstellen der Seitenwände mit den oberen und unteren Wänden sind mit rechteckigen Platten mit einem Querschnitt von 40 x 40 mm verstärkt, die ebenfalls bald hergestellt werden. Um den Effekt der Signalreflexion bei mittleren und höheren Frequenzen zu eliminieren, wird im Inneren des Gehäuses eine Steppschicht aus Natur- oder Mineralwolle mit einer Dicke von mindestens 50 mm angebracht. Eine solche Beschichtung muss über die gesamte Innenfläche des Gehäuses erfolgen. Bei der Wiederholung des Designs können Sie einen Niederfrequenzkopf vom Typ 6GD-12 und einen Hochfrequenzkopf vom Typ 3GD-31 verwenden und dabei die Abmessungen der Löcher in der Frontplatte unter Berücksichtigung der Abmessungen der Diffusoren im Haushalt anpassen Köpfe. Mit dieser Treiberkombination ist der Lautsprecher in der Lage, Signale im Frequenzbereich von 40 Hz bis 16 kHz effektiv wiederzugeben. Die Eingangsleistung des Breitbandsignals kann 6-8 W erreichen. Der Crossover-Filter sollte eine Crossover-Frequenz von etwa 3 kHz haben. Auf Abb. Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung einer Frequenzweiche zum gemeinsamen Betrieb mit einem Tieftonkopf mit einem Widerstand von 8 Ohm und einem Hochtonkopf mit einem Widerstand von 6,5 Ohm. In diesem Fall ist der Widerstand R1 notwendig, um die Lastwiderstände der Hoch- und Niederfrequenzfilterausgänge auszugleichen. Wenn Sie einen heimischen 8-Ohm-Hochtonkopf verwenden, muss der Widerstand R1 ausgeschlossen werden.
Bei der Herstellung von Coils können Papprahmen mit den in Abb. 41,6. In diesem Fall sollte die L1-Spule 100 Windungen enthalten, L2 - 120 Windungen PEV-3-Draht mit einem Durchmesser von 0,9-1,1 mm. Die erforderlichen Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 können durch Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren vom Typ 160 V MBM mit Kapazitäten von 1,0, 0,5 und 0,1 μF erreicht werden. Lautsprecher mit Reverse-Exponential-Horn Derzeit sind bei Amateuren und Profis die sogenannten Small-Size-Lautsprechersysteme, abgekürzt als MAC, sehr beliebt. Klein in der Größe, einfach zu bedienen, mit einer großen Bandbreite an reproduzierbaren Frequenzen, werden sie immer weiter verbreitet. Es stimmt, sie haben eine Reihe von Mängeln. Am auffälligsten ist die relativ geringe Rücksendung im gesamten Frequenzband. Für den normalen Betrieb solcher Lautsprecher ist eine Eingangsleistung von etwa 10 W oder mehr erforderlich, während sie für herkömmliche Lautsprechertypen 2-3 Mal geringer ist. Dieser Nachteil wird teilweise durch die erhöhte Leistung moderner Niederfrequenzverstärker kompensiert. MAC-Lautsprecher haben einen weiteren Nachteil aufgrund der spezifischen nichtlinearen Verzerrung, die durch den Konus erzeugt wird. Tatsache ist, dass solche Lautsprecher spezielle Tieftonköpfe mit einer sehr leichten Diffusoraufhängung verwenden. Dadurch ist die Eigenresonanzfrequenz der Felle sehr niedrig und erreicht 10-16 Hz. Wenn der Kopf in einem Gehäuse mit guter Abdichtung installiert ist, erhöht sich seine Resonanzfrequenz um das 2-3-fache und erreicht den für eine hochwertige Klangwiedergabe erforderlichen Wert von 20-45 Hz. Die Dämpfung der Diffusoren solcher Köpfe erfolgt aufgrund der Elastizität der im Innenvolumen des Lautsprechergehäuses enthaltenen Luft. In diesem Fall arbeitet der Diffusor wie ein Kompressorkolben, der die Luft im Inneren des Gehäuses abwechselnd komprimiert und expandiert. Aus diesem Grund werden leicht aufgehängte Tieftöner als kompressions- oder luftgefederte Konustreiber bezeichnet. Der Grund für die zusätzliche nichtlineare Verzerrung, die durch Niederfrequenz-MAC-Treiber erzeugt wird, liegt darin, dass die Vorder- und Rückseite des Kegels dieser Köpfe unterschiedliche akustische Impedanzen haben. Die vordere Oberfläche steht in Kontakt mit offenem Raum, und die hintere Oberfläche steht in Kontakt mit Luft, die in einem abgedichteten Lautsprechergehäuse eingeschlossen ist. Um zusätzliche spezifische nichtlineare Verzerrungen von Niederfrequenzköpfen zu eliminieren, ist es offensichtlich notwendig, die akustischen Impedanzen beider Oberflächen des Diffusors auszugleichen oder zumindest zusammenzubringen. In einer der Zeitschriften wurde eine kurze Beschreibung eines kleinen Zwei-Wege-Lautsprechers veröffentlicht, bei dem die harmonische Verzerrung dieses Typs erheblich gedämpft wurde. Mit Außenmaßen von 196 x 236 x 300 mm und einem Gewicht von 4,9 kg bietet der Lautsprecher eine effektive Klangwiedergabe im Frequenzband von 60 Hz bis 16 kHz bei einer Nenneingangsleistung von 10 W. Die Essenz der Verbesserung ist die Verwendung eines Reverse-Exponential-Horns als zusätzliche akustische Last für den Tieftontreiber. Das Horn ist im Körper der Frontplatte des Lautsprechers mit einer Dicke von 20 mm hergestellt, wie in Abb. 3, a. Die Ansicht der Frontplatte von der Vorderseite ist in Fig. 3b gezeigt. Die Innenfläche des Lautsprechergehäuses ist mit einer ca. 50 mm dicken Wollschicht ausgekleidet, zusätzlich wird das Magnetsystem des Kopfes durch eine zwischen Rückwand und Magnetsystem eingelegte Holzunterlage angedrückt. Das Lautsprechergehäuse ist mit Nitrokleber versiegelt, mit dem alle Fugen und Verbindungen von innen beschichtet werden. Die Frontplatte auf der Vorderseite ist mit einem dünnen Radiostoff bespannt, der Korpus selbst ist mit einer Imitatfolie beklebt oder mit Edelhölzern furniert.
Wenn Sie das Design wiederholen, können Sie einen Kompressions-Niederfrequenzkopf vom Typ 6GD-5 und einen Hochfrequenzkopf ZGD-31 verwenden. Bei diesem Design empfiehlt es sich, ein Crossover-Filter mit einer Übergangsfrequenz von etwa 3 kHz zu verwenden. Der Kopf des Typs 3GD-31 ist zwar etwas größer als der vom Autor des Designs verwendete Hochfrequenzkopf. Dies erfordert einige Nacharbeiten an der Frontplatte. Auf Umbauten kann man aber verzichten, wenn man einen Hochtonkopf vom Typ 2GD-36 verwendet. Die Verwendung eines Kopfes vom Typ 2GD-36 ermöglicht es, das Band effektiv reproduzierbarer Frequenzen bis zu 18–20 kHz zu erweitern. Es stimmt, hier gibt es eine Besonderheit. Einige Proben von Köpfen dieses Typs haben eine relativ hohe Frequenzwiedergabe niedriger Frequenzen - etwa 6-3 kHz. Daher kann es erforderlich sein, die Trennfrequenz von 6 auf 1 kHz zu ändern. Dazu reicht es aus, die Anzahl der Windungen der Spulen L2 und L2 des Filters gemäß dem Schema von Fig. 70 auf 90 bzw. 1 zu reduzieren, während die Kapazitäten der Kondensatoren C2 und CXNUMX um die Hälfte reduziert werden Lautsprecher mit erweiterter Richtcharakteristik Beobachtungen haben gezeigt, dass Breitband- und Multibandlautsprecher, bei denen die Diffusoröffnungen in einer, meist frontalen Ebene liegen, durch die Enge der Abstrahlcharakteristik einen Nachteil aufweisen. Besonders auffällig ist die Ausrichtung in der horizontalen Ebene. Aus diesem Grund verengt sich die Manifestationszone des Stereoeffekts, die Wiedergabe der höheren Frequenzen des Signals wird geschwächt. Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, werden verschiedene Mittel verwendet, einschließlich des Einbaus zusätzlicher Lautsprecher, die auf bestimmte Weise relativ zu den Hauptlautsprechern platziert sind, der getrennten Trennung von Mittel- und Hochfrequenzköpfen, der Reduzierung von Niederfrequenzsignalen eines Stereosystems in ein Monosignal usw. Die Praxis des Amateurfunks zeigt, dass eine Erhöhung der Anzahl von Lautsprechern den Wohnraum verstopft, zu einer Erhöhung der Anzahl von Verbindungsleitern führt. Daher ist es zweckmäßiger, solche Lautsprecher zu schaffen, die ein breites Strahlungsmuster in der horizontalen Ebene haben und nicht viel Platz einnehmen würden. Auf Abb. 4,a zeigt Skizzen des Lautsprechergehäuses, und in Abb. 4b ist ein schematisches Diagramm seines Trennfilters. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, hat der Lautsprecher ein Paar Nieder- und Hochfrequenzköpfe, die parallel geschaltet sind. Hochfrequenzköpfe werden über das einfachste Crossover-Filter angeschlossen, das aus einem Kondensator C1 und den Widerständen R1 und R2 besteht.
Laut Konstruktionsbeschreibung sind Niederfrequenzköpfe für 15 W, Hochfrequenzköpfe für jeweils 10 W ausgelegt. Somit kann der Lautsprecher mit ULF bis 30 Watt betrieben werden. Hochtonköpfe haben aufgrund der relativ hohen Trennfrequenz von ca. 6 kHz praktisch keinen Einfluss auf die Leistung. Der Hauptvorteil des Lautsprechers ist ein breiter horizontaler Abstrahlwinkel von 270° bei Frequenzen bis zu 12 kHz. Dies wird erreicht, wie in Abb. 4, a, durch Anordnen von Paaren von Hoch- und Niederfrequenzköpfen in zueinander senkrechten Ebenen, und eine solche Anordnung von vier Köpfen vergrößert den Querschnitt des Lautsprechergehäuses nicht. Ein Merkmal des Filters (Abb. 4, b) ist das Vorhandensein eines zusätzlichen Widerstands R1, der durch die Kontakte B1 geschlossen wird. Bei offenen Kontakten ist die Amplituden-Frequenz-Charakteristik des Lautsprechers über den gesamten wiedergebbaren Frequenzbereich (von 60 Hz bis 18 kHz) gleichmäßig. Bei geschlossenen Kontakten ergibt sich eine zusätzliche Leistungssteigerung bei höheren Frequenzen (von 7 bis 18 kHz) um ca. 3 dB. Eine solche Korrektur kann erforderlich sein, wenn sich viele weiche Gegenstände im Raum befinden: Vorhänge, Vorhänge und andere Materialien, die die Energie hochfrequenter Schallschwingungen stark absorbieren. Die besondere Platzierung der Köpfe im Lautsprecher eröffnet neue Möglichkeiten, die Platzierung und gegenseitige Position der Lautsprecher in einer Stereoanlage unter Berücksichtigung der Raumakustik aufeinander abzustimmen. Abbildung 5 zeigt, wie dies erreicht werden kann, indem die Lautsprecher horizontal gedreht werden. Wenn der Raum also mittelgroß ist und die Wände nicht verhängt sind, können wir empfehlen, die Lautsprecher wie in Abb. 5, a gezeigt zu platzieren. In diesem Fall können die Lautsprechergehäuse dicht an die Seitenwände geschoben werden. Im selben Raum mit weichen (drapierten) Wänden wird empfohlen, die Lautsprecher nicht näher als 0,7 m von den Seitenwänden entfernt zu platzieren (Abb. 5, b).
Wenn der Raum eng ist, können Sie die Hauptabstrahlung der Lautsprecher auf die Seitenwände richten. Durch Rereflexion und Reemission von den Wänden ist es möglich, den Effekt einer erweiterten Stereobasis zu erzielen (Abb. 5, c, d). In einem großen Raum kann bei relativ weit auseinander stehenden Lautsprechern ein Annäherungseffekt erzeugt werden, wofür es notwendig ist, die Hauptabstrahlung der Lautsprecher aufeinander zu richten (Abb. 5, z , f). Bei Wiederholung des Designs empfiehlt es sich, für den Tieftonpfad jeweils zwei Köpfe des Typs 4GD-4 oder 4GD-35 und für den Hochtonpfad zwei Köpfe des Typs 8GD-4 oder 36GD-8 zu verwenden. In diesem Fall kann die dem Lautsprecher zugeführte Nennsignalleistung 16 Watt erreichen. Bei Verwendung von Köpfen des Typs XNUMXGD-XNUMX, deren Typenschildleistung XNUMX W beträgt, sind kurzzeitige Überlastungen bis XNUMX W zulässig. Selbstverständlich müssen die Durchmesser der Ausschnitte in den Blenden auf die Maße der Diffusorhalter von Haushaltsköpfen abgestimmt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass in den letzten Jahren eine große Anzahl von Breitband- und Multiband-Lautsprechern für Amateure und Profis erschienen sind, bei denen ein größerer oder geringerer Teil der Strahlung auf die Wände des Raums gerichtet ist. Bei dem betrachteten Lautsprecher wird im Durchschnitt etwa die Hälfte der Eingangsleistung der Seitenabstrahlung zugeteilt. Bekannt sind die Konstruktionen von Funkamateuren, wo von neun Breitbandköpfen gleichen Typs nur ... einer nach vorne strahlt. Die restlichen acht haben die Hauptabstrahlung nach hinten, zur Wand des Raumes gerichtet, d. h. nur 10 % der dem Lautsprecher zugeführten Leistung werden für die Abstrahlung zum Zuhörer aufgewendet. Die restlichen 90 % der Strahlungsleistung verschwinden zwar nicht spurlos. Seitliche und rückwärtige Strahlung, die von Wänden und Boden reflektiert wird, erreicht den Zuhörer teilweise in Form eines gestreuten reflektierten Signals, dessen Wahrnehmung die Illusion erzeugt, sich in einem weitläufigen Konzertsaal zu befinden. Indem die Position solcher Lautsprecher relativ zu den Wänden und zum Boden verändert wird, indem sie in gewisser Weise in einer horizontalen Ebene relativ zum Zuhörer gedreht werden, ist es möglich, den besten Klang einer elektroakustischen Ausrüstung für einen gegebenen Raum zu erzielen. Drei-Wege-Lautsprecher Über Drei-Wege-Lautsprecher ist schon viel gesagt worden. Abbildung 6 zeigt eine Skizze des Aufbaus eines Drei-Wege-Lautsprechers. Das Lautsprechergehäuse besteht aus Spanplatten mit einer Dicke von ca. 20 mm. Der Rumpfboden fehlt. Zwischen dem Boden und den Seitenwänden wurde ein etwa 25 mm hoher und 200 mm langer Spalt gelassen. Sein Zweck besteht darin, zusätzliche gleichphasige Strahlung bei den niedrigeren Frequenzen des wiedergegebenen Signals zu erzeugen.
Die Platzierung der Köpfe ist ungewöhnlich. Der Mitteltonkopf ist also an der oberen Wand installiert. Nieder- und Hochfrequenzköpfe sind auf einer geneigten Platte platziert. Beide Paneele, die obere und die geneigte, sind mit Stoff entlang der in Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie angezeigten Kontur drapiert, wodurch die Illusion einer klassischen rechteckigen Form des Lautsprechergehäuses erzeugt wird. Diese Anordnung der Köpfe ermöglicht die Nutzung der guten Reflexions- und Streueigenschaften der relativ niedrigen Decken eines modernen Hauses, um eine räumliche statt einer punktförmigen Schallquelle zu erhalten. Bei Wiederholung des Designs können ein Tieftonkopf des Typs 4GD-43, ein Mitteltonkopf des Typs 4GD-8E und ein Hochtonkopf des Typs ZGD-31 verwendet werden. In diesem Fall sollten die oberen und schrägen Platten der Schublade entsprechend geändert werden. Zur Widerstandskorrektur des Hochtonkopfes kann parallel zu dessen Ausgängen ein konstanter Widerstand von 10-12 Ohm geschaltet werden. Im Hinblick auf das Obige kann die dem Lautsprecher zugeführte Nennleistung 5 Watt betragen. Literatur:
Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru
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