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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 쌍극자 라디에이터가 있는 라우드스피커. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
저자는 쌍극자 방출기를 갖춘 스피커의 독창적인 디자인을 제안했습니다. 주로 자동차 스피커용으로 설계된 다이나믹 헤드의 음향 설계는 플라스틱 파이프로 만들어졌습니다. 충분한 두께와 적절한 직경의 판지 또는 종이로 만든 파이프를 사용하는 것도 허용됩니다. 제작된 스피커의 매개변수를 구성하고 확인하기 위해 저자는 SpectraLab 컴퓨터 프로그램을 사용했습니다. 최근 "Radio" 저널에 게재된 기사는 오디오 애호가 스피커 시스템의 개발 수준이 새로운 수준으로 높아졌다는 것을 보여줍니다. 이는 분명히 더 높은 품질의 헤드를 사용할 수 있기 때문입니다. 요즘 가장 일반적으로 판매되는 것은 상당히 높은 음질을 제공하는 다양한 출력의 자동차 스피커용 다이나믹 헤드입니다. 기사에 설명된 음향 시스템은 아마추어가 사용할 수 있는 다이나믹 헤드로 만들 수 있으며, 자동차 스피커용 기성 헤드 세트를 사용하면 선택이 크게 단순화됩니다. 이 디자인을 개발한 목적은 좋은 사운드와 독창적인 디자인을 갖춘 음향 시스템을 제작하려는 열망이었습니다. 또한 헤드의 음향 설계에 대한 다양한 옵션을 듣는 것도 흥미로웠습니다. 특히 방사의 방향 패턴과 위상 특성이 다른 바이폴라 및 다이폴 스피커의 특별한 사운드 특성을 비교하기 위한 것입니다(작동 기능에 대한 자세한 내용은 아래 텍스트 참조). 저자는 다양한 스피커(ACARIAN SYSTEMS에서 제조한 바이폴라 "Mirage"[1], 다이폴 "Alon" 등)의 디자인을 분석한 결과, 여기에 설명된 스피커의 디자인을 개발했습니다. 스피커 시스템 하우징(그림 1)은 외경 160mm, 벽 두께 9mm의 폴리에틸렌 파이프로 만들어졌습니다. 스피커: 5방향; 각각은 하나의 구조로 결합된 세 개의 개별 상자로 구성됩니다. 다이나믹 베이스 헤드는 메인 박스의 상단면에 수평으로 설치됩니다. 아래부터 내부 볼륨(본체 후면에 위치한 베이스 리플렉스 파이프까지)은 저밀도 패딩 폴리에스테르로 채워져 있으며, 파이프 위에는 폭 50cm의 고밀도 발포고무 링 XNUMX개가 있어 기립을 줄여줍니다. 몸에 파도가 친다. 고리 사이의 거리는 약 XNUMXcm입니다.
우퍼 헤드 위에 설치된 미드레인지 박스는 동시에 우퍼 이미터의 "디퓨저" 역할을 합니다. 이 상자는 유사한 파이프 부분으로 만들어졌습니다. 내부 볼륨은 2겹의 중밀도 패딩(신톤-면 울-신톤)으로 채워져 있습니다. 끝 부분에는 제거 가능한 보호망이 있는 동일한 장착 플라스틱 헤드 홀더가 부착되어 있습니다(접착제 또는 나사 사용).그림에서 볼 수 있듯이 상자는 LF 헤드의 돌출 마운트를 통과하는 곡선 핀을 사용하여 부착됩니다. (이러한 돌출부가 없는 경우 예를 들어 필요한 돌출부가 있는 3~XNUMXmm 두께의 두랄루민 브래킷을 사용할 수 있습니다.) 상부 블록의 벽을 통과할 수 있습니다. 상자의 장착 높이는 모양 또는 일반 너트를 사용하여 조정됩니다. HF 상자는 직경 40mm의 폴리에틸렌 파이프 조각으로 만들어졌으며 두 개의 장식용 스터드에 설치되어 상자 사이에 약 15mm의 간격을 만듭니다. HF 헤드는 파이프 단면의 양쪽에 설치되며 꽉 끼는 방식으로만 고정됩니다. 스피커의 모양 - 그림. 2.
필요한 직경의 파이프는 "라디오"[2]에 설명된 방법을 사용하여 종이로 만들 수 있으며 다양한 목적으로 시중에서 판매되는 파이프 중에서 선택할 수도 있습니다. 최후의 수단으로 합판이나 MDF(압축목재 더스트 보드)로 단면이 정사각형인 직사각형 상자를 만들 수 있습니다. 디자인(스피커 다이어그램은 그림 3에 표시됨)에서는 세 가지 유형의 다이나믹 헤드를 사용합니다. LF 대역(BA5)의 경우 - Thiel-Small(TS) 매개변수를 갖춘 Kenwood KW-160-1374 헤드: 공진 주파수 Fs = 45Hz, 총 품질 계수 Qts = 0,5...0,55. 중음역 대역(VAZ, VA4)에서는 공진 주파수 Fs = 130Hz 및 감도 15dB를 갖는 Ryazan Radio Plant의 P08LU4-75-89 헤드가 사용됩니다[3]. HF 대역(BA1, BA2)에서는 LANZAR 헤드(자동차 음향용)가 사용됩니다. 유효 방사 대역 - 1...24 kHz, 감도 - 94 dB 및 거의 평탄하고 가시적인 공진이 없으며 복잡한 임피던스 특성을 갖습니다. 이 헤드에서는 돔이 티타늄으로 만들어지고 강자성 유체가 자기 간격에 유입됩니다.
MF 및 HF 헤드는 다양한 제조업체의 자동차 부품 스피커에도 사용할 수 있습니다. 추가 HF 혼이 내장된 헤드를 사용하는 것은 바람직하지 않습니다. 직경 6~6,5인치의 충분한 출력을 갖춘 소형 우퍼는 자동차 스피커용으로 설계된 제품 중에서 쉽게 찾을 수 있습니다. 사용 가능한 다른 "우퍼"를 사용하는 것이 허용되지만 베이스 헤드와 미드레인지 박스의 고정을 변경해야 할 수도 있습니다. 사용된 베이스 헤드에 대해 베이스 리플렉스가 있는 인클로저의 계산된 크기는 허용할 수 없을 정도로 큰 것으로 나타났습니다(볼륨 Vb, = 42l). 따라서 재생 밴드의 크기와 낮은 주파수는 볼륨이 더 작은 인클로저에 맞게 조정되었습니다. 계산된 단면적으로 공진기의 길이를 줄이기 위해 XNUMX개의 베이스 반사관을 사용합니다. 베이스 리플렉스 레조네이터는 중주파수 영역에서 선명한 사운드를 유지하면서 저주파수 사운드를 가장 잘 재현한다는 기준에 따라 로우패스 필터 없이 튜닝되었습니다. 그런 다음 복소 저항 특성을 확인했는데, 이는 특성 최대값과 파이프 튜닝 주파수 Fb = 42Hz가 동일함을 보여줍니다. 국산 LF 헤드를 스피커에 사용하는 경우 설계 요소의 매개변수(케이싱 볼륨, 베이스 반사관 크기 등)는 [4] 및 유사한 헤드를 사용한 설계 설명에서 찾을 수 있습니다. 이 설계에서는 두 번째(LF 헤드용) 및 첫 번째(MF 및 HF 헤드용) 차수의 필터를 사용합니다. 3차 필터(MF 및 HF)의 경우 선택한 음향 설계에서 일관된 사운드와 복소 임피던스의 허용 가능한 위상 특성을 얻기 어려운 것으로 나타났습니다. 필터 제조에서 저자는 73V에서 17μF 용량의 K4.7-63 커패시터, Jamicon(무극성 NP 그룹)의 100 및 47μF 용량의 산화물 커패시터를 사용했습니다. 코일 L1은 110회 감겨 있으며 직경 0,72mm, 권선 폭 20mm의 맨드릴에 프레임 없이 10mm PEL 와이어로 감겨 있습니다. 손실을 줄이기 위해 코일 L2(100회 PEL 0,9 와이어)는 단면적이 3,5...4cm2(점퍼 없음)인 W형 플레이트 패키지의 자기 코어로 만들어지며 프레임에 감겨 있습니다. 오래된 TV의 초음파 변압기. 코일 L2의 인덕턴스는 권선의 일부를 감아서 선택됩니다. SpectraLab 프로그램[5]과 컴퓨터 사운드 카드에 연결된 간단한 셋톱 박스(그림 4)를 통해 헤드와 시스템의 모든 매개 변수를 측정하는 데 귀중한 지원을 제공할 수 있습니다. 이러한 장치를 사용하면 헤드 매개변수를 측정하고 저음 반사 공진기와 필터를 조정하는 과정에서 복소 임피던스의 주파수 응답과 위상 응답을 직접 관찰할 수 있습니다.
프로그램의 "설정" 섹션에서 오른쪽 채널 입력의 전압 분할을 왼쪽 채널의 유사한 채널로(또는 그 반대) 몫을 볼 수 있도록 모드를 설정해야 합니다. "기록" 모드에서 카드의 선형 입력을 켭니다. 결과적으로 우리는 연구중인 사중극의 주파수 응답과 위상 응답을 화면에서 볼 수 있습니다. 컴퓨터의 사운드 카드는 전이중 방식이어야 합니다. 즉, 입력 및 출력이 동시에 작동할 수 있어야 합니다. 모든 모드에서 "유틸리티" 섹션에서 내장된 "핑크" 노이즈 생성기를 활성화해야 합니다(자세한 내용은 프로그램의 "도움말" 섹션 참조). 프로그램을 스펙트럼 보기 모드로 전환하고 사운드 카드의 마이크 입력을 선택하면 마이크 품질에 따라 결정되는 정확도로 음압에 의한 헤드(시스템)의 주파수 응답 및 위상 응답을 측정할 수 있습니다. 컴퓨터용 일렉트릿 마이크의 주파수 응답은 헤드와 스피커의 주파수 응답 불균일성을 평가할 수 있을 만큼 선형적이며, 또한 사용된 마이크의 주파수 응답의 비선형성을 보상하는 기능도 갖추고 있습니다. 음향 측정을 위해 감도 195 ± 64dB(OdB = 3V/μbar, 1kHz) 및 대역폭 1~20Hz의 "YOGA" EM-16000 마이크를 사용했습니다. 이 음향 시스템용 필터를 만들 때 가장 큰 어려움은 중음역과 고주파수 헤드를 일치시키는 것이었고 결국 가장 간단한 솔루션이 가장 효과적인 것으로 나타났습니다. 설계에 사용된 헤드의 경우 5차 및 0차 필터를 사용하여 부드러운 주파수 응답을 얻을 수 있었습니다. 그림에서. 그림 90는 "SpectraLab" 프로그램에서 제공하는 스피커의 주파수 응답을 보여줍니다. 마이크를 방사 축 XNUMX도(상단 곡선)와 XNUMX도 각도(하단 곡선)에 설치했을 때 측정한 것입니다.
그림 6에 표시된 스피커의 복합 임피던스 모듈의 주파수 응답은 다음과 같습니다. 3,8, 8...45Ω 범위에서 부드럽게 변경됩니다. 위상 응답의 선형성 편차는 ±10도를 초과하지 않습니다. 측정에 사용되는 사운드 카드는 90kHz ~ -XNUMX도의 주파수 이상에서 위상 응답이 감소한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 측정하기 전에 헤드 대신 가변 저항기(조정 가능한 저항 스케일 포함)를 연결하여 측정 경로를 교정해야 합니다. 동시에 스피커의 복합 임피던스를 측정하는 데에도 사용할 수 있습니다.
제작된 음향 시스템을 청취할 때 미드레인지 및 HF 박스의 헤드를 켜는 두 가지 옵션을 테스트했습니다. 첫 번째 옵션은 역위상으로 전면 및 후면 헤드가 켜지는 경우입니다(물리적 위치를 고려함). 이 경우 결과적인 방사 특성은 양극(위상이 순방향 및 역방향 방사)으로 간주될 수 있습니다. 주파수 응답(기사에는 표시되지 않음)은 0도와 90도 위치에서 동일하게 평평합니다. 저주파(300Hz 미만)에서는 물결 모양이 나타나지만 이것이 사운드를 망치지는 않습니다. 사운드는 기존 스피커에 비해 더 큰 볼륨을 얻습니다. 스피커 사이의 거리가 3 ~ 4m 이상일 때 가장 큰 효과를 얻을 수 있습니다. 예를 들어 스피커가 방의 대각선 모서리에 설치된 경우 앰프의 해당 제어를 통해 스테레오 밸런스가 달성됩니다. 홈 시네마, 가벼운 음악, 컴퓨터 게임에 편안한 사운드를 제공합니다. 두 번째 전환 옵션은 헤드가 같은 위상으로 켜지는 경우입니다. 결과적으로 우리는 MF-HF 범위의 측면 복사가 억제되므로 방향 패턴이 "90자 모양"으로 정의될 수 있는 쌍극자 음향 시스템을 얻습니다. 실제로 이 효과는 미미하게 나타납니다. 마이크를 측면에 0도 설치할 때의 주파수 응답은 축 방향(5도)과 마찬가지로 평평하지만 음압 레벨이 부드럽게 감소합니다. 중역 및 고주파수(그림 XNUMX 참조) 이러한 헤드 포함은 음향 설계에서 헤드의 공진 주파수를 증가시키지 않고 추가로 고조파를 감소시키는 등압으로 간주될 수 있습니다. 이 경우 볼륨과 함께 사운드는 사운드 스테이지 및 선명도 개발에서 더 큰 정확성을 얻었습니다. 저자는 이 옵션을 선호했습니다. 두 경우 모두 사운드는 장면의 일반적인 깊이 및 구성과 질적으로 다르며 청취 장소에 대한 톤 밸런스의 약간의 의존도도 있습니다. 이를 통해 일반적인 다소 좁은 스테레오 효과 영역과 달리 "사운드 스테이지" 앞과 바로 내부에서 방을 이동할 수 있습니다. 스피커는 가장 가까운 사운드 반사 표면에서 최소 40~50cm 떨어져 있어야 하며, 가능하면 이러한 표면 자체를 흡수성 재료(예: 커튼)로 덮어야 합니다. 음향적 분위기를 전달하는 확산 음장을 생성하기 위한 Dolby Surround ProLogic 형식의 다중 채널 홈 시어터 시스템에서 Home THX 라이센스 프로그램은 쌍극 라디에이터를 후면 스피커로 사용할 것을 권장합니다. 전면 또는 후면 로브가 있지만 "XNUMX"이 있습니다. 문학
저자: S. Alikov, 모스크바
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