ГРОМКОГОВОРИТЕЛЬ
LOUDSPEAKER

Область техники
Изобретение относится к области звуковоспроизводящих устройств, а более конкретно к громкоговорителям.
Уровень техники
Известно использование громкоговорителей, содержащих множество излучающих головок, каждая из которых предназначена для воспроизведения звука в определенном диапазоне частот, например громкоговоритель АС-35 производства п/о «Радиотехника», в котором применялись три излучающие головки, одна для низких частот, одна для средних и одна для высоких. Недостатком таких громкоговорителей является малая чувствительность, большие фазовые искажения и неравномерная угловая акустическая мощность.
Известно устройство, описанное в патенте США №6801631 (DONALD J. NORTH), в котором используются четыре низкочастотные излучающие головки, расположенные в углах квадрата, и дополнительная головка более высокого частотного диапазона, расположенная между ними.
Недостатком такого громкоговорителя является неравномерная угловая акустическая мощность на частоте раздела.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство, раскрытое в описании к патенту на изобретение US 4885782 A (KRAUSSE HOWARD). Устройство содержит по меньшей мере одну высокочастотную излучающую головку и несколько низкочастотных головок, расположенных в одной плоскости симметрично относительно высокочастотной головки.
Недостатком такого громкоговорителя является неравномерная угловая акустическая мощность на частоте раздела.
Задачей изобретения является уменьшение неравномерности угловой акустической мощности и улучшение качества звучания громкоговорителя.
Другими задачами изобретения являются уменьшение количества полос громкоговорителя, уменьшение фазовых искажений, уменьшение продольных и поперечных резонансов корпуса громкоговорителя, увеличение объемного смещения громкоговорителя, увеличение чувствительности и акустической мощности.
Раскрытие изобретения
Технический результат достигается тем, что в громкоговорителе, содержащем по меньше мере три первые излучающие головки, выполненные с возможностью излучения в первом частотном диапазоне, и по меньшей мере одну вторую излучающую головку, выполненную с возможностью излучения во втором частотном диапазоне, первые излучающие головки имеют конические диффузоры и расположены в непосредственной близости друг к другу, в вершинах виртуального правильного многоугольника с количеством углов, равным количеству первых излучающих головок, а вторая излучающая головка расположена вблизи геометрического центра указанного виртуального многоугольника, при этом конические диффузоры ориентированы выпуклой стороной или сужающимся концом в направлении слушателя, а оси излучения первых излучающих головок наклонены под углом (α) к перпендикуляру, проведенному через центр указанного многоугольника, где величина угла (α) находится в пределах от 5 до 25 градусов.
Такое расположение низкочастотных излучающих головок, во-первых, позволяет сблизить их акустические центры. Сближение акустических центров излучающих головок дает возможность повысить частоту раздела, уменьшить искажения угловой мощности и увеличить акустическую нагрузку на диффузор. Увеличение акустической нагрузки на диффузор приводит к подавлению высокочастотных составляющих сигнала, что дает возможность использовать при разделении сигнала по частотным диапазонам фильтры первого порядка, что, в свою очередь, снижает вносимые фильтрами фазовые искажения. Во-вторых, такое расположение излучающих головок приближает излучение громкоговорителя к излучению точечного источника, что способствует равномерности характеристик во всех направлениях.
Предпочтительно, чтобы число первых излучающих головок было равно трем или, что более выгодно, четырем. При таком числе излучающих головок их акустические центры находятся достаточно близко друг к другу, чтобы излучение громкоговорителя было близко к излучению точечного источника, что способствует улучшению равномерности пространственных характеристик излучения.
Предпочтительно, чтобы оси излучения первых излучающих головок были направлены в одну точку. Это улучшает концентрацию звуковых волн и уменьшает искажения сигнала.
Удобно использовать в громкоговорителе в качестве первых излучающих головок головки с круглой апертурой.
Предпочтительно, если верхняя граница первого частотного диапазона не превышает 1000 Гц. А нижняя граница второго частотного диапазона выбирается от 400 Гц и выше. При таких частотных диапазонах граница раздела между частотными диапазонами находится в пределах от 400 до 800 Гц и минимально влияет на слух.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 изображен общий вид громкоговорителя.
На фиг. 2 изображен вид сбоку.
На фиг. 3 изображен вид спереди.
На фиг. 4 приведено схематичное изображение традиционного громкоговорителя.
На фиг. 5 приведено схематичное изображение предлагаемого громкоговорителя.
На фиг. 6 приведена АЧХ традиционного громкоговорителя.
На фиг. 7 приведена АЧХ предлагаемого громкоговорителя.
На фиг. 8 показан вариант исполнения громкоговорителя.
Осуществление изобретения
Громкоговоритель, изображенный на фиг. 1-3, содержит четыре низкочастотных излучающих головки (11) с диаметром 46 см. Излучающие головки установлены на жесткой раме (12) вплотную друг к другу и наклонены под углом 12 градусов к центру громкоговорителя. В пространстве между низкочастотными излучающими головками (11) установлена широкополосная излучающая головка (13). Низкочастотные излучающие головки (11) имеют конические диффузоры (14), ориентированные выпуклой стороной в направлении слушателя. Таким образом, громкоговоритель представляет собой акустическую систему направленного действия.
В громкоговорителе используются низкочастотные излучающие головки с коническими диффузорами. У таких излучающих головок акустический центр или центр излучения, как правило, находится внутри конуса диффузора, вблизи его узкой части на, часто значительном, расстоянии от апертуры диффузора - широкого открытого конца конуса. При традиционном размещении излучающих головок апертурой к слушателю акустический центр находится за апертурой. Поэтому при наклоне излучающих головок таким образом, чтобы их оси излучения были направлены на слушателя, расстояние между акустическими центрами увеличивается. А для лучшей работы громкоговорителя желательно, чтобы расстояние между акустическим центрами (15) соседних излучающих головок, обозначенное на чертежах буквой А, было как можно меньше. В громкоговорителе традиционной конструкции это расстояние не может быть меньше диаметра излучающей головки, обозначенного на чертежах буквой D. В предлагаемом громкоговорителе расстояние А получается меньше, так как при наклоне излучающих головок к центру громкоговорителя их акустические центры (15) сближаются.
От диаметра диффузора также зависит и уровень давления на низких частотах, ниже 40 Гц. В конструкции целесообразно использование излучающих головок диаметром от 16 см и более.
Такое расположение низкочастотных излучающих головок (11) позволяет сблизить их акустические центры. Сближение акустических центров излучающих головок (11) дает возможность повысить частоту раздела и уменьшить искажения угловой мощности и увеличить акустическую нагрузку на диффузор. Увеличение акустической нагрузки на диффузор приводит к подавлению высокочастотных составляющих сигнала, что дает возможность использовать в кроссовере фильтры первого порядка, что в свою очередь снижает вносимые фильтрами фазовые искажения.
Предлагаемый громкоговоритель работает следующим образом. Воспроизводимый сигнал проходит через активный кроссовер с частотой раздела 500 Гц, усиливается и подается на соответствующие излучающие головки.
Для сравнения были изготовлены два громкоговорителя из четырех одинаковых низкочастотных излучающих головок диаметром 46 см и без высокочастотных излучающих головок. Один громкоговоритель – традиционной конструкции, а другой – в соответствии с настоящим изобретением. На фиг. 5 показано схематичное изображение предлагаемого громкоговорителя без высокочастотной излучающей головки, а на фиг. 4 схематично изображена традиционная конструкция, содержащая такие же четыре низкочастотные излучающие головки, установленные в одной плоскости без наклона к центру. При этом минимально возможное расстояние между акустическими центрами головок, обозначенное на фигуре буквой А, равно диаметру излучающей головки.
На фиг. 6 и 7 показаны АЧХ, измеренные под углом 35 градусов от оси громкоговорителя на расстоянии 2 метра от его центра. Как видно из приведенных графиков, АЧХ предлагаемого громкоговорителя более равномерна в верхней части диапазона. Увеличение равномерности АЧХ позволяет уменьшить количества полос громкоговорителя и способствует более плавному согласованию частотных диапазонов излучающих головок.
Более равномерная угловая АЧХ позволяет использовать в такой конструкции излучающие головки больших размеров, что дает возможность увеличить объемное смещение всего громкоговорителя, его чувствительность и акустическую мощность.
Такое расположение излучающих головок приближает излучение громкоговорителя к излучению точечного источника, что способствует равномерности характеристик во всех направлениях.
Отсутствие корпуса и параллельных плоскостей минимизирует возникновение резонансных частот, связанных с размерами корпуса громкоговорителя.
Показанный на фиг. 8 вариант исполнения громкоговорителя с тремя низкочастотными излучающими головками отличается от громкоговорителя, показанного на фиг. 1-3, только числом низкочастотных головок. В громкоговорителе с тремя излучающими головками их акустические центры находятся ближе друг к другу, чем в громкоговорителе с четырьмя, что улучшает пространственные характеристики громкоговорителя, но при этом несколько уменьшается его мощность излучения на низких частотах.
Изобретение может быть использовано как для воспроизведения звука в домашних условиях, так и звуковых студиях.