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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Zwei-Wege-Lautsprecher mit Labyrinth. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Lautsprecher Der Artikel schlägt ein Lautsprecherdesign mit importierten Tonsil- und SEAS-Treibern vor. Akustisches Design – eine geschlossene Box mit einem Labyrinth, gefüllt mit Polsterpolyester. Seit vielen Jahrzehnten lautet die Hauptfrage beim Lautsprecherdesign: Wie erreicht man eine gute Basswiedergabe, ohne die Lautsprecher übermäßig zu vergrößern oder sehr teure Treiber zu verwenden? Unter guter Wiedergabe verstehen wir eine niedrige Grenzfrequenz, eine hohe Leistung und das Fehlen von „Demütigungen“, d. h. einer geringen Güte der Hauptresonanz. Der Artikel skizziert eine Lösung für dieses Problem, obwohl nichts grundlegend Neues erfunden wurde, sondern lediglich die Schwerpunkte neu gelegt wurden. Die verwendeten technischen Lösungen sind im Buch von I. A. Aldoshina und A. G. Voishvillo „Hochwertige akustische Systeme und Emitter“ (M.: Radio and Communications, 1985) beschrieben. Der geforderte niedrige Gütefaktor der Hauptresonanz des hier erwähnten Lautsprechers schließt akustische Gestaltungsarten wie einen Bassreflex und andere Möglichkeiten akustischer Resonatoren sofort aus. Aufgrund ihrer schlechten Vorhersagbarkeit, der Komplexität der Berechnung und der beträchtlichen Größe werden wir solche Konstruktionsarten wie eine Hupe und eine Übertragungsleitung nicht berücksichtigen. Es bleibt eine einfache Lösung – eine geschlossene Box. Es ist allgemein anerkannt, dass der optimale Qualitätsfaktor der Hauptniederfrequenzresonanz einer geschlossenen Box 0,707 beträgt, obwohl an einigen Stellen die Meinung geäußert wurde, dass der Qualitätsfaktor für eine hochwertige Klangwiedergabe 0,5 nicht überschreiten sollte. Tatsächlich ist aus einem Physikkurs bekannt, dass die Übertragungseigenschaften einer RLC-Verbindung mit einem Qualitätsfaktor von weniger als 0,5 aperiodisch werden. In Abb. Abbildung 1 zeigt die theoretischen Abhängigkeiten des Schalldrucks von der Frequenz für einen dynamischen Kopf, der im Kolbenmodus in einem geschlossenen Kastendesign arbeitet.
Frequenzgangkurve 1 entspricht einem Gütefaktor von 0,5; Kurve 2 – 0,707; Kurve 3 - 1. Der Frequenzgang des Lautsprechers (Kurve 1) kann im Verstärker beispielsweise mit einer einfachen RC-Schaltung erster Ordnung korrigiert werden, wie in Abb. 2: Kurve 1 – Charakteristik eines Lautsprechers mit Gütefaktor 0,5, Kurve 2 – Frequenzgang des Korrekturteils im Verstärker, Kurve 3 – resultierender Frequenzgang in Bezug auf den Schalldruck.
Die Abbildung zeigt, dass auf diese Weise nicht nur der Frequenzgang begradigt, sondern auch die Grenzfrequenz abgesenkt werden kann. Im Vergleich zu Kurve 2 in Abb. 1 Grenzfrequenz wird um fast eine halbe Oktave reduziert. Auch die Phasenfrequenzcharakteristik verschiebt sich nach links. Im Gegenteil, die Merkmale 1 und 2 in Abb. 2 kann ohne den Einsatz von Schwingkreisen nicht verbessert werden. Es ist klar, dass der vorgeschlagene Weg nicht immer akzeptabel ist, da diese Lautsprecher nur mit einem bestimmten Verstärker verwendet werden können, aber die Praxis hat bereits die unbestreitbaren Vorteile dieser Methode in der Qualität der Wiedergabe von Musiksignalen im Bassregister gezeigt. Typischerweise haben Niederfrequenztreiber, die für ein geschlossenes akustisches Design gedacht sind, einen hohen Qualitätsfaktor (Qts > 0,5). Um einen Gütefaktor der Hauptresonanz eines Lautsprechers von nicht mehr als 0,5 zu erreichen, sind solche Köpfe kaum anwendbar; In diesem Fall bietet es sich an, Köpfe mit Qts = 0,3...0,37 zu verwenden, die üblicherweise für Bassreflexe ausgelegt sind. Auch das akustische Design sollte ungewöhnlich sein – es sollte sowohl die tieffrequente Hauptresonanz als auch die höherfrequenten gut dämpfen. Ein praktisches Design einer geschlossenen Box „minderer Qualität“ ist in Abb. dargestellt. 3. Im rechteckigen Körper werden Trennwände installiert, sodass das Innenvolumen ein gefalteter „Labyrinth“-Kanal mit exponentiell abnehmendem Querschnitt ist. Darüber hinaus reduzieren Trennwände die Vibration der Wände. Das gesamte Innenvolumen ist mit Polsterpolyester mit einer Dichte von 10...11 g/dm3 gefüllt. Die Korrekturtiefe im Verstärker sollte nicht mehr als 6...10 dB betragen.
Nun ein wenig über Crossover-Filter (Crossovers) und die Auswahl der Anzahl der Bänder in einem Lautsprecher. Moderne Dynamikköpfe machen es möglich, mit zwei Bändern auszukommen. LF-MF-Köpfe mit Verbunddiffusoren auf Basis von Fasern mit hohem Elastizitätsmodul haben einen gleichmäßigen Frequenzgang bis zu Frequenzen von 2.5 bis 3 kHz. Und gute HF-Köpfe können ab einer Frequenz von 1...1,5 kHz arbeiten. Daher ist eine Übergangsfrequenz von 2 kHz durchaus anwendbar. Teilweise gibt es Lautsprecher mit einer Übergangsfrequenz zwischen Mittel- und Hochfrequenz von sogar 1 kHz (z. B. im AC „Chario Constellation Pegasus“). Denn je niedriger die Übergangsfrequenz, desto besser ist das Strahlungsmuster in der vertikalen Ebene. Der Aufbau von Isolationsfiltern wird in der modernen Literatur ausführlich beschrieben, beispielsweise in dem bereits erwähnten Buch. Nur wenige beachten den Hinweis, dass der Filter nur dann richtig funktioniert, wenn er mit einer aktiven und frequenzunabhängigen Last belastet wird. Daher ist es unbedingt erforderlich, Kompensationsschaltungen parallel zu den Köpfen anzuschließen, deren Berechnung in derselben Literatur zu finden ist. Bei einem Zwei-Wege-Lautsprecher mit einer Übergangsfrequenz von etwa 2 kHz benötigt der Hochfrequenzkopf eine vollständige Kompensationsschaltung und der Tieftonkopf eine Schaltung, die bei hohen Frequenzen nur die Induktivität der Spule kompensiert.
Als Beispiel in Abb. Abbildung 4 zeigt ein Diagramm von Isolationsfiltern mit Kompensationsschaltungen für einen Lautsprecher, dessen Zeichnung in Abbildung 3 dargestellt ist. Hier werden auch die Typen und Eigenschaften der verwendeten Köpfe angezeigt. LF-MF-Kopf - Tonsil GTS-20/60 mit einem vierschichtigen Diffusor auf Basis von Nomex:
HF-Kopf - SEAS H831:
Trotz der Verwendung von Filtern dritter Ordnung werden die Köpfe phasengleich eingeschaltet; Unter Berücksichtigung des tatsächlichen Frequenzgangs der Köpfe entspricht der Frequenzverlauf der Strahlung in den Bändern der vierten oder fünften Ordnung. Als Ergebnis erhält man folgende Eigenschaften des Lautsprechers:
Unter Berücksichtigung der im Verstärker eingebauten Korrekturschaltung beträgt die untere wiedergegebene Frequenz 32...35 Hz (Abnahme des Frequenzgangs - 4,5 dB, Phasenverschiebung - 90°). In einem Raum von 15 m2, in dem ein Lautsprechersystem aus zwei solchen Lautsprechern installiert ist, sind Tonsignale mit Frequenzen ab 25 Hz gut zu hören und der Klang im Bassregister wird nicht „verlängert“. Der Frequenzgang des elektrischen Impedanzmoduls dieser Lautsprecher ist relativ stabil, mit Ausnahme der Haupttieffrequenzresonanz beträgt die Widerstandsabweichung von 8 Ohm nicht mehr als ±10 %. Autor: A. Ivanov, Ivanovo
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