Brevet FR2382821A1 — publié le 19780929

La présente invention concerne un système dtenceintes acoustiques formant un ensemble unitaire, chaque enceinte acoustique étant associée à un haut-parleur0 Plus précisément, l'invention a trait à des systèmes d'enceintes acoustiques à au moins deux voies acoustiques qui sont respectivement associées à deux haut-parleurs respectivement assignés au moins aux fréquences basses et au moins aux fréquences hautes recouvrant la gamme des fréquences audibles. I1 est connu que, pour restituer au moins les fréquences basses et une partie de la gamme des médiums (20 à 3000 Hz environ), il est nécessaire d'utiliser des haut-parleurs avec des membranes de grandes dimensions et de poids élevé, insérés dans des enceintes acoustiques dont la fréquence de résonance et l'amplitude de ltim- pédante à cette fréquence de l'ensemble sont respectivement plus élevée et plus basse que celles du haut-parleur seul. Afin de diminuer l'amplitude de I'imp8dance à la fréquence de résonance, on a proposé des enceintes acoustiques constituées par des résona- teurs du type résonateur B LMHOLTZ.Cependant, ces enceintes acoustiques présentent de grandes dimensions dont la diminution entraine une élévation de la fréquence de résonance et, par conséquent, une limitation inférieure de la gamme des fréquences audibles relativement grande, de 11 ordre de 100 Hz. L'objet principal de la présente invention est de s'affranchir des inconvénients susmentionnés des enceintes acoustiques assignées aux fréquences basses en fournissant des enceintes de ce type et de petites dimensions dont la charge acoustique comprend un résonateur acoustique de HELNHOLTZ qui est décompressé dans la cavité arrière et qui est jumelé à un résonateur électrique. Corollairement, de telles enceintes acoustiques contribuent à diminuer les vibrations mécaniques interagissant notamment entre ces enceintes et les enceintes acoustiques assignées aux fréquences audibles, moyennes et hautes. Un autre objet de la présente invention est de supprimer, dans une large mesure, 1 t intermodulation mécanique entre les enceintes acoustiques dtun système. À cette fin, un système d'enceintes acoustiques conforme à la présente invention est du type initialement défini et est caractérisé en ce que chaque résonateur acoustique du type résonateur HELNHOLTZ associe à un haut-parleur assigné aux fréquences basses comprend, dans sa cavité arrière, des moyens mécaniques de décompression de la membrane du haut-parleur associé et est jumel4 à un résonateur électrique, de fréquence de résonance voisine de celle de l'ensemble de ladite enceinte acoustique et du haut-parleur associés connecté en série avec ledit haut-parleur associé. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, les enceintes acoustiques du système sont fixées solidairement à un support qui les maintient séparées par des lames d'air de dimensions convenables de tanière à supprimer toute émission sonore des enceintes acoustiques. Un système d'enceintes acoustiques conforme à la présente invention permet ainsi, avec des dimensions d'encombrement nettement inférieures aux systèmes connus, de reproduire convenablement des sons à des fréquences très basses voisines de 20 Hz. Les. grandes élongations inhérentes aux petites dimensions des membranes des haut-parleurs affectés aux fréquences basses sont obtenues conformément à l'invention en évitant toutes déformations indésirables des membranes par leur constitution à partir d'une pâte spéciale combinée à de la fibre de carbone. Cette constitution confère aux membranes une rigidité très grande sans entraîner d'augmentation de poids. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation préférée et à l'examen des dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 représente schématiquement une vue de côté partiellement en coupe longitudinale suivant la ligne ATB de la Fig. 3, d'une enceinte acoustique contenant un haut-parleur assigné aux fréquences basses conforme à la présente invention - les Figs. 2 et 3 sont des vues de face et arrière de 1'enceinte acoustique de la Fig. I ;; - la Fig. 4 est un diagramme du module d' impédance en fonction de la fréquence d'un haut-parleur à vide assigné aux fréquences basses - la Fig. 5 est un diagramme du module d'impédance en fonction de la fréquence dtun haut-parleur assigné aux fréquences basses inséré dans une enceinte acoustique à résonateur acoustique décompressé - la Fig. 6 est un diagramme du module d'impédance en fonction de la fréquence d'un haut-parleur assigné aux fréquences basses inséré dans une enceinte acoustique à résonateur acoustique décompressé couplée à un résonateur électrique - la Fig. 7 est une vue en perspective d'un système d'enceintes acoustiques conforme à l'invention - la Fig. 8 est une vue en perspective du support du système d'enceintes acoustiques - la Fig. 9 représente une courbe amplitude-fréquence des vibrations parasites issues dune enceinte acoustique de l'état antérieur; et - la Fig. 10 représente une courbe emplitude-frequence des vibraffnns parasites issues d'une enceinte acoustique affectée aux fréquences basses de la présente invention de dimensions externes égales à celles de l'enceinte acoustique concernant la Fig. 9. Dans les réalisations décrites ci-apràs, on se réfère,à titre d'exemple non limitatif, à un système à deux voies acoustiques. La première voie, assignée aux fréquences basses et à une partie des médiums couvrant une gamme au-delà de 2000 Hz, est connectée à quatre haut-parleurs de petites dimensions. La seconde voie, assignée à l'autre partie des médiums et aux fréquences aiguës couvrant la gamme de 2000 à 20000 Hz, est connectée à un hautparleur spécialisé dans la reproduction des sons de fréquences élevées. En se référant aux Figs. 12 2 et 3 une enceinte acoustique 1, de forme parallélépipédique, affectée à un haut-parleur 2 reproduisant les fréquences de la première voie est représentée conformément à la présente invention. Le haut-parleur 2 est monté de manière connue à l'arrière d'un baffle 7 qui est fixé convenablement sur le panneau avant 10 de l'enceinte acoustique. Le haut-parleur 2 possède une membrane de petites dimensions (non représentée) dont les suspensions interne et externe sont spécialement conçues pour de grandes élongations de la membrane aux fréquences basses. En outre, pour éviter toutes déformations indésirables de la membrane, celle-ci est constituée dlun mate- riau comprenant un pourcentage relativement élevé de fibre de carbone. Ainsi, la membrane qui pèse quelques grammes, possède une rigidité beaucoup plus grande que celles connues ayant un poids plus élevé à dimensions égales. L'intérieur de l'enceinte 1 présente une paroi transversale 11 ayant un orifice ou tunnel 110 de manière à constituer un résonateur acoustique de HELNHOSTZ. Les dimensions et la position longitudinale de ia paroi transversale sont judicieusement déterminées de manière à diminuer au maxinruni la surtension du module d 'impédance de l'ensemble constitué par le haut-parleur 2 et l'enceinte acoustique 1. Conformément à ltinvention, les dimensions de l'enceinte close I étant relativement petites, c'est-à-dire la fréquence de résonance propre de 1 'enceinte 1 étsat nettement plus élevée que la limite de fréquence inférieure de la première voie, il est nécessaire d'insérer dans le panneau arrière 12 de 11 enceinte t à l'opposé du haut-parleur 2 des petits évents 120 qui sont, par exemple, également répartis autour de 1 axe longitudinal de 1'en- ceinte 1 corme représenté aux Figue 1 et 3.L'adjonction de ces évents 120 convenablement accordés produit avantageusement une décompression de l'air à l'intérielt de l'enceinte 1 et, corollairement, l'annulation de la fréquence de résonance fH du haut-parleur à vide représentée à la Fig. 4. Une telle enceinte acoustique présente par conséquent au voisinage de la fréquence fH une amplitude sensiblement linéaire dont les fréquences de résonance inférieure f1 et supérieure fS ainsi que la fréquence de contre-résonance ss présentent des amplitudes variant dans un intervalle inférieur à 2 décibels, comme montré à la Fig. 3. Enfin, dans le bat de supprimer les résonances parasites fI, tH et fui , le haut-parleur 2 est relié électriquement en série, outre sa liaison acoustique avec le résonateur acoustique de HKUffI0LTZ décompressé, avec un résonateur électrique (non représenté) sensiblement accordé à la fréquence de contre-résonance fC et jouant le rôle dssanti-résonateur. La courbe de la Fig. 6 représentant le module dtimpédance en fonction de la fréquence présente, dans ce cas, au voisinage de la fréquence de contre-résonance fG, une variation d'amplitude inférieure à 1 dB. On notera, en référence à la Fig. 6, que la gamme des fréquences basses a une limite inférieure à environ 20 Hz, contrairement à celle des enceintes connues de l'art antérieur de mômes dimensions dont le seuil d'audibilité n'est pas inférieur à 100 Hz. En se référant maintenant à la Fig. 7, un système d'enceintes acoustiques conforme à l'invention présente un support stable 3 maintenant horizontalement et séparément, d'une part les quatre enceintes 1 des haut-parleurs 2 affectés aux fréquences basses et médiums, et 1' enceinte acoustique 4 contenant le haut-parleur affecté à la seconde voie et, d'autre part, une enceinte 5 contenant les filtres, pré-amplificateurs et amplificateurs de la chatne haute-fidélité du système. Les résonateurs électriques des enceintes acoustiques affectées aux basses fréquences sont insérés, soit dans celles-ci, soit dans l'enceinte 5 de la chaine haute-fidélité. Selon cet exemple, le support 3 représenté plus en détails à la Fig. 8 est an matière rigide de préférence légère, et creux pour le passage des fils conducteurs entre les enceintes acoustiques 1, 4 et l'enceinte de la chaine haute-fidélité 59 Le support 3 comprend essentiellement un socle 30 creux horizontal de forme rectangulaire auquel sont fixés deux poteaux verticaux 31 au milieu de deux des cOtés opposés du socle 30. De part et d'autre de chaque poteau 31 sont fixées six poutres horizontales 32 espacées verticalement d'au moins la hauteur des encientes quelles entretoisent. Les poutres, poteaux et socle sont maintenus solidaires, soit par soudage, soit au moyen d'équerre ou de tout autre moyen de fixation convenable.Chaque paire de poutres 32 dans le mime plan horizontal et du mime coté des poteaux 31 supporte solidairement une enceinte acoustique 1 ou 4 ou 5 au moyen par exemple d'une fixation à suspension mécanique en néoprène comprenant des boulons et écrous 320. Ce type de fixation évite avantageusement toute transmission de vibrations mécaniques entre les enceintes du support. La Fig. 7 représente un système d'enceinte supporté par un tel support 3. Deux paires d'enceintes 1, positionnées dans deux plans horizontaux inférieur et supérieur, entretoisent les enceintes adjacentes 4 et 5. Conformément à l'invention, chaque enceinte maintenue par le support 3 est isolée mécaniquement des autres par une lame d'air verticale ou horizontale 6. L'épaisseur des lames d'air 6 est choisie convenablement, de sorte qu'elle soit suffisamment grande pour ne pas diffracter les ondes acoustiques émises par les hautparleurs de l'enceinte et, corollairement, pour ne pas absorber les frequences élevées des sons émis par le haut-parleur de enceinte acoustique 4. Ainsi, un système de l'invention présente une variation -d'amplitude quasi-constante (variation de l'ordre de 2,5 dB) dans une gamme de fréquences de 20 à 2000 Hz. La comparaison des Figs. 9 et 10, qui représentent les variations des amplitudes des vibrations parasites en fonction de la fréquence acoustique des sons générés respectivement par une enceinte acoustique classique de mêmes dimensions que celles d'une enceinte acoustique 1 de la présente invention affectée aux basses fréquences, montrent que les vibrations parasites de la Fig. 9 sont presque totalité supprimées dans la Fig. 10. Corollairement, le système d'enceintes acoustiques de la présente invention restitue les fréquences basses sans distorsion. Complémentairement,-comme montré à la Fig. 7, on remarquera que le panneau avant 50 de l'enceinte 5 contenant la chaine haute-fidélité a une forme curviligne dans un plan horizontal de manière à ne pas entraver la propagation convenable des ondes de surface engendrées par le haut-parleur de l'enceinte acoustique 4 contiguë à l'enceinte 5. Plus précisément, les dimensions et la forme de l'enceinte 5 sont propres à n'engendrer aucune absorption des ondes acoustiques aux fréquences élevées, c'est-à-dire aucune réduction de l'angle de diffusion du haut-parleur de enceinte acoustique 4. Selon une autre variante de l'invention, les enceintes 1, 4 et 5 sont réalisées à partir d'une grande enceinte acoustique unique dont les cloisons transversales, horizontales et verticales forment les enceintes séparées 1, 4 et 50 Ces cloisons ont leur épaisseur choisie convenablement, de manière à amortir les ondes acoustiques parasites intermodulées par les enceintes individuelles. La structure des cloisons est, par exemple, réalisée par deux panneaux de bois de grande épaisseur entretoisant une couche de laine de verre ou par tout autre dispositif d'absorption d'ondes acoustiques. Quoique cette seconde variante présente un coût de fabrication réduit, elle ne peut pas atteindre les caractéristiques d'isolement quasiment parfait des enceintes acoustiques de la première variante. Bien que l'invention ait été décrite selon un exemple de réalisation préféré, tout système à deux voiesou trois voies acoustiques ou, plus généralement, à multivoies comprenant des enceintes acoustiques affectées aux basses fréquences ou aux basses fréquences et à une partie des fréquences médiums, séparées, comme il a été décrit, selon d'autres organisations, reste dans le cadre de la présente invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 - Système d'enceintes acoustiques formant un ensemble unitaire, chaque enceinte acoustique étant associée à un hautparleur, ledit système comprenant au moins deux haut-parleurs respectivement assignés au moins aux fréquences basses et au moins aux fréquences hautes recouvrant la gammes des fréquences audibles, et des enceintes acoustiques associées aux haut-parleurs assignés aux fréquences basses constituées d'un résonateur acoustique du type HELMHOLTZ, caractérisé en ce que chaque résonateur acoustique comprend, dans sa cavité arrière, des moyens mécaniques de décompression de la membrane du haut-parleur associé et est jumelé à un résonateur électrique, de fréquence de résonance voisine de celle de 11 ensemble de ladite enceinte acoustique et du hautparleur associés, connecté en série avec le haut-parleur associé. 2 - Système dtenceintes acoustiques conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un support mécanique maintenant solidairement lesdites enceintes acoustiques séparément afin aucune vibration mécanique interagissant entre lesdites enceintes acoustiques ne soit engendrée. 3 - Système d'enceintes acoustiques conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte contenant au moins une chine haute-fidélité reliée électriquement audits haut-parleurs et supportée par ledit support mécanique, afin que ladite enceinte soit isolée acoustiquement desdites enceintes acoustiques. 4 - Système d'enceintes acoustiques conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites enceintes sont séparées par des lames dwair. 5 - Système d'enceintes acoustiques conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites enceintes sont séparées par un matériau d'absorption at-d'isolement acoustiques. 6 - Système d'enceintes acoustiques conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que ledit support est constitué d'un socle et de potences creuses supportant lesdites enceintes, à travers lesquelles des fils conducteurs assurent les connections électriques respectives entre ladite enceinte contenant ladite channe haute-fidélité et lesdits haut-parleurs. 7 - Système d'enceintes acoustiques conforme à l'une queloonque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que, lorsque ladite enceinte contenant ladite channe haute-fidélité est contiguë à au moins une enceinte acoustique comprenant un hautparleur assigné aux fréquences hautes, la paroi frontale et les dimensions de ladite enceinte contiguë audit haut-parleur sont propres à ne pas entraver la propagation libre des ondes de surface engendrée par ledit haut-parleur. 8 - Système d'enceintes acoustiques conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens mécaniques de décompression sont des évents pratiqués dans la paroi arrière de chaque enceinte acoustique assignée aux fréquences basses. 9 - Système d'enceintes acoustiques conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque résonateur électrique est contenu dans ladite enceinte acoustique asso ciée. 10 - Système enceintes acoustiques conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que chaque résonateur électrique est contenu dans ladite enceinte contenant la chaine haute-fidélité.