Штекер фазы - Phase plug
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.
Фазовые штекеры обычно встречаются 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.
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. В 1920-х годах производились громкоговорители различных конструкций, в том числе инженеры General Electric Честер У. Райс и Эдвард В. Келлог соединяет акустический рупор с динамиком в 1925 году. В 1926 году инженеры Bell System Альберт Л. Турас и Эдвард К. Венте модифицировали рупорный динамик, вставив штекер первой фазы между драйвером и рупором. 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» громкоговорителя ». в верхней части звукового диапазона частот ". 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 пробку первой фазы. Принципы, изложенные Турасом и Венте, повлияли на конструкцию заглушки каждой последующей фазы.
Драйверы сжатия
В рупорных громкоговорителях фазовый штекер 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. При успешном внедрении высокочастотная характеристика увеличивается выше.
Фазовая вилка - сложный и дорогостоящий элемент компрессионного драйвера. Его изготовление требует высоких допусков. Фазовые пробки изготавливаются из металлов, таких как алюминий, или отливаются из твердого пластика или бакелита . Meyer Sound Laboratories выбрала легкий пластик из-за его устойчивости к температуре и влажности.
Существует множество вариантов конструкции фазовой заглушки, но два типа эволюционировали, чтобы соответствовать двум основным типам диафрагмы: купольная и кольцевая.
Купольные диафрагмы аналогичны патентам Thuras / Wente 1920-х годов и до сих пор широко используются. Фазовые пробки, которые сопрягаются с диафрагмами куполообразного 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. Радиальную конструкцию легче производить, но она не различает звуковые волны по периметру корпуса. диафрагма и звуковые волны из 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 щели могут способствовать возникновению резонансов между диафрагмой и фазовой заглушкой - резонансов, которые вызывают подавление волн и соответствующее уменьшение частотной характеристики на резонансной частоте.
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.
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. Большая площадь прорези пропускает больше энергии звуковой волны, но также отражает больше энергии назад на диафрагму. Меньшая площадь щели улавливает больше энергии волны 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 пробкой или вызывает временные аномалии (временное размытие) при выходе из фазовой пробки позже, чем прямой звук. Чтобы свести к минимуму проблему, Ганнесс смоделировал поведение математически и применил цифровую обработку сигнала, чтобы применить к исходному звуковому сигналу версию нежелательного волнового поведения с обратной полярностью .
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 интерференцию 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 вилкой в центре такая энергия боковой волны отражается от препятствия и отражается наружу к слушателю. Фазовые штекеры для диффузоров НЧ-динамика обычно представляют собой сплошные штекеры, расположенные над центральной пылезащитной крышкой НЧ-динамика или в центре НЧ-динамика, заменяя пылезащитную крышку.