6.6. Рупорные электродинамические громкоговорители.

Рупорные громкоговорители имеют два конструктивных варианта: узкогорлые и широкогорлые. Площадь входного отверстия рупора в узкогорлых громкоговорителях в несколько раз меньше площади поршневой диафрагмы, в широкогорлых — они или одинаковы или близки друг к другу.

В узкогорлых рупорных громкоговорителях, схематическое соединение головки которого с рупором дано на рис. 6.15а, применен понижающий акустический трансформатор для согласования входного сопротивления рупора с механическим сопротивлением диафрагмы. В качестве такого трансформатора (см. табл. 4.3, рис. г) использована предрупорная камера 1 с коэффициентом трансформации, равным отношению площадей диафрагмы S_д и входного отверстия рупора S_o, т. е. n = = S_д/S_o [см. (4.3)].

Рис. 6,15. К построению частотной характеристики рупорного громкоговорителя:

а) соединение головки громкоговорителя с рупором (1—предрупорная камера, 2—диафрагма громкоговорителя, 3 — входное отверстие рупора); б) аналоговая схема механоакустической системы; в) частотная характеристика чувствительности.

Механическая колебательная система — диафрагма — представляет собой простую колебательную систему с массой m (масса подвижной системы), гибкостью подвеса С₁ и активным сопротивлением потерь r_м из-за трения звуковой катушки о воздух в зазоре (рис. 6.15б). Гибкость объема воздуха в предрупорной камере С_о соединена последовательно с гибкостью воротника диафрагмы С₁ , так как объем воздуха в предрупорной камере повышает упругость механической системы (см. табл. 4.2, рис. а). Из-за сжимаемости воздуха предрупорная камера шунтирует входное сопротивление рупора. В связи с этим в аналоговой схеме они соединены параллельно через акустический трансформатор (рис. 6.15б). Входное сопротивление рупора можно считать активным. При такой схеме коэффициент передачи от входа механической системы до рупора почти не зависит от частоты в пределах диапазона: от частоты механического резонанса подвижной системы ω₁=2πf₁ до частоты последовательного резонанса между массой подвижной системы m и гибкостью предрупорной камеры С_о (см. [1], с. 207—209) ω₂=2πf₂. Частотная характеристика для такой схемы приведена на рис. 6.15в. Удается получить достаточную равномерность характеристики (12—15 дБ) в диапазоне 200—4000 Гц.

Одной из причин ограничения частотного диапазона рупорного громкоговорителя является компенсация звуковых давлений в предрупорной камере вследствие того, что на частотах, длина волны которых близка к диаметру предрупорной камеры, наблюдается уменьшение звукового давления в горле рупора. Объясняется это тем, что звуковые волны, исходящие от периферии диафрагмы и от ее центральной части на частотах f = c/2Δr, где Δr близка к радиусу диафрагмы, оказываются в противофазе (разность хода Δr получается равной 0,5λ). Для устранения этого явления применяют, например, противоинтерференционные вкладыши (рис. 6.16а и б), радиальные каналы (рис. 6.16в) и т. п. В этом случае разность хода звуковых волн уменьшается вдвое. При диаметре диафрагмы, равном 8,5 см, предельная частота будет не ниже 5000—6000 Гц. Так как такая ширина частотного диапазона вполне пригодна для передачи речи и третьего класса качества художественных программ, то этот тип громкоговорителей используют преимущественно для этих и других второстепенных передач.

Рис. 6.16. Способы устранения интерференции в предрупорной каналы;

а) и б) противоинтерфенренционные вкладыши; в) радиальные каналы:

Р — канал, В — противоинтерференционный вкладыш, К — предрупорная камера, Д — диаграмма, П — перегородка, З — звукопоглощающий материал

В широкогорлых рупорных громкоговорителях в качестве головок используют диффузорные громкоговорители. Как правило, их применяют без предрупорной камеры, так как входное сопротивление рупора достаточно велико и мало отличается от механического сопротивления подвижной системы, что не требует согласующего трансформатора. Широкогорлый рупор получается коротким, даже при небольших показателях расширения, т. е. для низкой критической частоты, так как входное отверстие рупора достаточно велико. Громкоговорители с таким рупором передают более широкий частотный диапазон, чем узкогорлые. Он получается не уже 100—6000 Гц при той же неравномерности. (~15 дБ). Кроме того, широкогорлые рупоры не вносят больших нелинейных искажений в передачу, так как коэффициент расхождения волны у них невелик.

У рупорных громкоговорителей получается КПД выше, чем у диффузорных, вследствие более лучшего согласования механического и акустического сопротивлений.

При более высоком коэффициенте электромеханической связи можно получить КПД до 5—7%, например путем увеличения индукции в зазоре в 1,5 раза. Уменьшая массу подвижной системы, можно повысить КПД до 20%. Коэффициент нелинейных искажений в узкогорлых рупорных громкоговорителях в общей сложности получается не меньше, чем у диффузорных, так как искажения уменьшаются в механической системе и увеличиваются в рупоре. В широкогорлых рупорах они значительно меньше.

Коэффициент осевой концентрации рупорных громкоговорителей находится в пределах 25—50 и может быть повышен до 100 с помощью увеличения размеров устья рупора.