В громкоговорителе , A фаза вилка , фазировка вилка или акустическое трансформатор представляет собой механический интерфейс между драйвером громкоговорителя и аудиторией. Фазовый штекер расширяет высокочастотный отклик, потому что он направляет волны наружу к слушателю, а не позволяет им деструктивно взаимодействовать рядом с драйвером. [1]
Фазовые штекеры обычно используются в мощных рупорных громкоговорителях, используемых в профессиональном аудио , в полосах средних и высоких частот, расположенных между диафрагмой компрессионного драйвера и акустическим рупором . Они также могут присутствовать перед диффузорами низкочастотных динамиков в некоторых конструкциях громкоговорителей. В каждом случае они служат для выравнивания длины пути звуковой волны от драйвера к слушателю, чтобы предотвратить отмены и проблемы с частотной характеристикой. Фазовую пробку можно рассматривать как дальнейшее сужение горловины рупора, становясь продолжением рупора до поверхности диафрагмы. [2]
История
Электромеханический драйвер, который позже использовался в громкоговорителях, был изобретен немецким промышленником Вернером фон Сименсом в 1877 году, но практического усиления для создания громкоговорителя не существовало до 1921 года. [3] В 1920-х годах были произведены громкоговорители различных конструкций, в том числе инженеры General Electric Честер В. Райс и Эдвард В. Келлогг соединяют акустический рупор с динамиком в 1925 году. [4] В 1926 году инженеры Bell System Альберт Л. Турас и Эдвард С. Венте модифицировали рупорный динамик, вставив штекер первой фазы между драйвером и Рог. [5] Эта фазовая заглушка направляла звуковые волны в горловину рупора из центра диафрагмы и из кольца по периметру диафрагмы через центральное отверстие и кольцевую прорезь с целью улучшения «характеристик передачи» громкоговоритель «в верхней части звукового диапазона частот». [6] На основании их совместных исследований два инженера были последовательно награждены патентами США: Thuras подал патент на новую электродинамическую конструкцию диафрагмы, а Wente подал патент на заглушку первой фазы. [6] [7] Принципы, изложенные Турасом и Венте, повлияли на конструкцию заглушки каждой последующей фазы. [8]
Драйверы сжатия
В рупорных громкоговорителях фазовая заглушка служит для переноса звуковых волн из всех областей диафрагмы компрессионного драйвера через камеру сжатия к горловине рупора, так что каждый звуковой импульс достигает горла как один когерентный волновой фронт. [9] При успешной реализации высокочастотные характеристики увеличиваются. [10]
Фазовый штекер - сложный и дорогостоящий элемент компрессионного драйвера. [5] Его изготовление требует высоких допусков. Фазовые свечи обрабатываются на станке из металлов, таких как алюминий, или отливаются из твердого пластика или бакелита . [10] Meyer Sound Laboratories выбрала легкий пластик из-за его устойчивости к температуре и влажности. [11]
Существует множество вариантов конструкции фазовой заглушки, но два типа эволюционировали, чтобы соответствовать двум основным типам диафрагмы: купольная и кольцевая.
Купольные диафрагмы похожи на патенты Thuras / Wente 1920-х годов и до сих пор широко используются. Фазовые заглушки, которые сопрягаются с диафрагмами купольного типа, бывают самых разнообразных: конструкции с радиальными пазами, конструкции с концентрическими кольцевыми пазами и гибридные конструкции с комбинацией кольцевых и радиальных пазов. Инженер Altec Клиффорд А. Хенриксен сообщил о различиях между радиальным и «кольцевым» типами фазовых заглушек на конвенциях Audio Engineering Society в 1976 и 1978 годах. [12] [13] Радиальную конструкцию легче производить, но она не делает различий между звуковые волны от периметра диафрагмы и звуковые волны от центра. На высоких частотах диафрагма не работает как идеальный поршень; вместо этого он отображает волнистость, модальные свойства, связанные с его жесткостью и плотностью. Из-за скорости распространения волны через материал диафрагмы центр диафрагмы перемещается немного позже периметра. Радиальные щели в фазовой вилке не корректируют эту небольшую разницу во времени, которая влияет на самые высокие частоты. Концентрические круглые прорези могут быть в состоянии исправить волнообразное поведение диафрагмы, но расположение прорезей имеет решающее значение. Круглые прорези могут способствовать возникновению резонансов между диафрагмой и фазовой заглушкой - резонансов, которые вызывают подавление волн и соответствующее уменьшение частотной характеристики на резонансной частоте. [5]
Менее распространенная кольцевая диафрагма - это более поздняя разработка, призванная минимизировать проблемы, связанные с распространением волн через материал диафрагмы. Эта конструкция требует принципиально иной формы фазовой заглушки, но радиальные пазы и концентрические кольца все же могут иметь значение. [5]
Общая площадь прорезей фазовых заглушек обычно составляет от одной восьмой до одной десятой площади диафрагмы. Это дает отношение изменения скорости давления к объему в диапазоне от 8: 1 до 10: 1, что служит для согласования импеданса диафрагмы с горловиной рупора. [8] [14] Большая площадь прорези пропускает больше энергии звуковой волны, но также отражает больше энергии назад на диафрагму. Меньшая площадь паза улавливает больше волновой энергии между фазовой заглушкой и диафрагмой. При исследовании интерфейса диафрагма / фазовый штекер Дэвид Ганнесс обнаружил, что только половина энергии волны, в лучшем случае, проходит непосредственно от диафрагмы через прорези фазового штекера к слушателю. Другая половина (или более) вызывает погашение в пространстве между диафрагмой и фазовой заглушкой или вызывает временные аномалии (временное размытие) при выходе из фазовой заглушки позже, чем прямой звук. Чтобы свести к минимуму проблему, Ганнесс смоделировал поведение математически и использовал цифровую обработку сигнала, чтобы применить к исходному звуковому сигналу версию нежелательного волнового поведения с обратной полярностью . [15]
Вуферы
Фазовые штекеры могут быть размещены перед диффузорами низкочастотных динамиков , особенно в конструкциях рупорных динамиков. Так же, как и фазовые заглушки компрессионного драйвера, цель состоит в том, чтобы минимизировать помехи высокочастотных волн вблизи драйвера. В этом случае «высокая частота» относится к предполагаемой полосе пропускания; например, можно ожидать, что низкочастотный динамик с диффузором диаметром 12 дюймов (300 мм) будет воспроизводить энергию 550 Гц в верхней части предполагаемого диапазона, однако длина волны 550 Гц примерно в два раза больше диаметра низкочастотного динамика, поэтому энергия волны при этом частота, перемещающаяся в поперечном направлении от одной стороны к другой, будет не в фазе и будет отменена. С фазовой заглушкой в центре такая энергия боковой волны отражается от препятствия и отражается наружу к слушателю. Фазовые штекеры для диффузоров низкочастотного динамика обычно представляют собой сплошные штекеры, расположенные над центральной пылезащитной крышкой низкочастотного динамика или в центре низкочастотного динамика, заменяя пылезащитную крышку. [16] [17]
Рекомендации
- ^ "Фазовый штекер" . Справочник по профессиональному аудио . AES . Проверено 17 декабря 2017 .
- ^ Дэвис, Дон; Патронис, Евгений (2006). Звуковая системная инженерия (3-е изд.). Тейлор и Фрэнсис США. С. 284–285. ISBN 0240808304.
- ^ «История и типы громкоговорителей» . Технический центр Эдисона . Проверено 15 февраля 2013 года .
- ^ Холмс, Том (2006). Руководство Routledge по музыкальным технологиям . CRC Press. п. 179. ISBN. 0415973244.
- ^ а б в г Грэм, Фил (ноябрь 2012 г.). «Говоря о динамиках: понимание драйверов сжатия: фазовые заглушки» . Перед домом . Лас-Вегас: вневременные коммуникации.
- ^ a b Патент США 1,707,545 «Акустическое устройство». Эдвард К. Венте, прикомандированный к Bell Telephone Laboratories. Подана заявка 4 августа 1926 г. Патент выдан 2 апреля 1929 г.
- ^ Патент США 1707544 «Электродинамические устройства». Альберт Л. Турас, прикомандированный к Bell Telephone Laboratories. Подана заявка 4 августа 1926 г. Патент выдан 2 апреля 1929 г.
- ^ а б Эргл, Джон (2003). Справочник по громкоговорителю (2-е изд.). Springer. С. 173–179. ISBN 1402075847.
- ^ Натан, Джулиан (1998). Назад к основам аудио . Newnes. п. 120. ISBN 0750699671.
- ^ а б Баллоу, Глен (2012). Электроакустические устройства: микрофоны и громкоговорители . CRC Press. С. 8–10. ISBN 113612117X.
- ^ «Как улучшить лучшее: разработка высоких драйверов Meyer Sound» . Мейер Саунд . Архивировано из оригинального 16 февраля 2013 года . Проверено 16 февраля 2013 года .
- ^ Хенриксен, Клиффорд А. (октябрь 1976 г.). «Моделирование и анализ фазовых пробок: окружные и радиальные типы» . Электронная библиотека AES . Аудио инженерное общество . Проверено 16 февраля 2013 года .
- ^ Хенриксен, Клиффорд А. (февраль 1978 г.). "Моделирование и анализ фазовых пробок: радиальные и окружные типы" . Электронная библиотека AES . Аудио инженерное общество . Проверено 16 февраля 2013 года .
- ^ Eargle, Джон ; Форман, Крис (2002). JBL Audio Engineering для звукоусиления . Хэл Леонард. С. 125–126. ISBN 1617743631.
- ^ Ганнесс, Дэвид В. (октябрь 2005 г.). «Улучшение переходной характеристики громкоговорителя с помощью цифровой обработки сигналов» (PDF) . Конвенционный документ . Аудио инженерное общество. Архивировано из оригинального (PDF) 12 мая 2012 года . Проверено 16 февраля 2013 года . Размещено на EAW.com
- ^ Старк, Скотт Хантер (1996). Подкрепление живого звука: Всеобъемлющее руководство по технологии систем звукового и музыкального усиления (2-е изд.). Хэл Леонард. п. 149. ISBN. 0918371074.
- ^ «Технология фазовой заглушки» . Предпочтение Аудио . OEM-системы. 2010. Архивировано из оригинального 14 апреля 2003 года . Проверено 16 февраля 2013 года .