Акустические системы со сдвоенными
головками заинтересовали в свое время немало радиолюбителей. Многие из них
остановили свой выбор именно на таких АС и, судя по отзывам, довольны их
звучанием. Интерес к сдвоенным головкам проявили и некоторые зарубежные фирмы.
Например, в 1985 г.
фирма "Jamo" рекламировала ряд новых АС, утверждая в рекламном
проспекте, что их большая мощность и высокая верность воспроизведения при
относительно небольших габаритах достигнуты благодаря применению сдвоенных
головок. Однако отсутствие глубокого анализа и, главное, практических
рекомендаций по конструированию АС с такими головками, а также появление в
продаже современных низкочастотных компрессионных излучателей несколько снизили
интерес радиолюбителей к сдвоенным динамическим головкам. Исследования
последних лет позволили выявить новые достоинства этого вида излучателей.
Кстати, оказалось, что его оптимальная конструкция та, в которой головки
обращены диффузорами одна к другой, поэтому в дальнейшем речь пойдет только об
этом варианте. Основные достоинства сдвоенной головки (по сравнению с
одиночной) - более гладкая АЧХ, меньшие нелинейные искажения и меньший
требуемый объем ящика акустического оформления. АЧХ сглаживается благодаря
взаимному демпфированию головок, из которых составлена сдвоенная. Каждая
одиночная головка в пределах допускаемых отклонений имеет свою, обусловленную
технологией производства, неравномерность АЧХ, поэтому частоты пиков и провалов
на их АЧХ не совпадают. В сдвоенной головке часть этих пиков и провалов взаимно
компенсируются. Нелинейные искажения уменьшаются из-за того, что сдвоенная
головка (в отличие от одиночной) представляет собой симметричную
электромеханоакустическую систему. По этой причине сопротивление воздушной
среды с ее обеих сторон практически одинаково, обусловленное конструктивными
особенностями и свойствами материала различие гибкости подвеса у головок
некоторых типов при движении диффузора вперед и назад отсутствует. Наконец,
асимметрия распределения магнитной индукции в зазоре магнитной системы,
отрицательно влияющая на уровень второй гармоники, в сдвоенной головке не
проявляется.
Конечно, существуют и другие
способы снижения нелинейных искажений АС. Для уменьшения четных гармоник
шведская фирма "Audio-Pro", например, в низкочастотном блоке AC
B4-2000 устанавливает две (из четырех) низкочастотные головки магнитными
системами наружу. Однако рассредоточение излучателей порождает интерференцию
звуковых волн и сужает диаграмму направленности АС. Фирма "Jamo"
нашла более совершенное решение. В низкочастотном звене она применила одну
мощную сдвоенную головку, поместив ее на горизонтальной доске (см. рис. 1,а),
под которой расположен рупор, направляющий звук в сторону слушателя и
согласовывающий механическое сопротивление подвижной системы головки с
воздушной средой. Что же касается объема ящика, то он уменьшается благодаря
тому, что результирующая гибкость подвеса сдвоенной головки по сравнению с
одиночной снижается вдвое. Масса же подвижной системы сдвоенной головки
возрастает во столько же раз, поэтому частота основного механического резонанса
не изменяется.
Для сохранения расчетной
резонансной частоты сдвоенной головки в акустическом оформлении требуется ящик
объемом, вдвое меньшим, чем для одиночной головки того же типа, что видно из
следующих соотношений:
fя/fг=Sqr(Сг/Ся+1)
Cя=1,14V/Dэфф,
где fя и fг - резонансные
частоты головки соответственно в ящике и открытом воздушном пространстве,
Сг и Ся - гибкость подвеса головки и воздуха
в ящике,
V -
объем ящика,
Dэфф -
эффективный диаметр диффузора.
Поскольку значение Dэфф сдвоенной
головки такое же, как и одиночной, для выполнения приведенных соотношений при
уменьшении гибкости Сг в 2 раза необходимо уменьшить гибкость Ся, а
следовательно, и объем V во столько же раз (по сравнению с двумя головками,
установленными отдельно, объем уменьшится в 4 раза). Казалось бы, увеличивая
число головок, работающих на одно отверстие АС, можно еще в большей степени
уменьшить ее габариты. Однако на практике головки не удается сблизить
настолько, чтобы их геометрические размеры не сказались на фазовых сдвигах
звуковых волн, излучаемых крайними головками. В этом случае длина пути
распространения звуковых волн от крайней внутренней головки до крайней наружной
становится соизмеримой с длинами излучаемых волн, что в конечном счете приводит
к вычитанию и искажению звуковых сигналов (вот почему нельзя сдваивать средне-
и высокочастотные головки). Кроме того, снижение КПД в этом случае станет
ощутимым.
Предлагаемая вниманию читателей АС
представляет собой громкоговоритель-фазоинвертор с полезным внутренним объемом 50 л. В качестве
низкочастотного излучателя применена сдвоенная головка, составленная из 6ГД-2,
в качестве средне- и высокочастотного - соответственно 15ГД-11 и 6ГД-13.
Сдвоенная головка установлена на наклонной доске (см. рис. 1, б), образующей
вместе с боковыми и нижней стенками ящика рупор, который, по мнению автора,
удачней направлен на слушателя, чем в АС фирмы "Jamo" (рис. 1, а).
Кроме того, при таком расположении доски со сдвоенной головкой более
рационально используется объем ящика, что позволило уменьшить габариты и массу
АС.
Основные технические характеристики АС
Номинальная мощность: 12 Вт
Паспортная мощность: 30 Вт
Номинальное электрическое
сопротивление: 4 Ом
Номинальный диапазон частот: 30 -
18000 Гц
Благодаря применению
высокоэффективных низкочастотных головок 6ГД-2 громкость звучания при
сравнительно небольшой номинальной мощности (12 Вт) не уступает промышленным АС
типа S-90 при подводимой к ним мощности 30 Вт. Что же касается качества
звучания, то большинство слушателей отдает предпочтение описываемой ниже АС.
Принципиальная схема изображена на
рис. 2, конструкция показана на рис. 3. Ящик АС 3 изготовлен из
древесно-стружечной плиты толщиной 20 мм, обклеенной бумагой, имитирующей ценные
породы древесины. Сдвоенная головка 17 закреплена на доске 10, среднечастотная
(12) и высокочастотная (16) головки - на передней стенке 4. Задняя стенка 15 -
съемная.
Среднечастотная головка изолирована
от остального объема ящика боксом 13, изготовленным из фанеры толщиной 10 мм и закрепленным на
стенке 4 с помощью уголков 11 и шурупов. Туннель фазоинвертора 14 внутренним
диаметром 50 и длиной 100 мм
склеен из четырех слоев электрокартона толщиной 0,5 мм. В отверстии передней
стенки 4 он закреплен с помощью клея. Выходное отверстие рупора сдвоенной
головки 17 закрыто решеткой (дет. 1, 2), отверстия напротив средне- и
высокочастотной головок - соответственно выпуклыми металлическими сетками 6 и 8
с кольцевыми декоративными обрамлениями 5 и 7. Рамка 1 согнута из полосы
сечением 5х20 мм из алюминиевого сплава, прутья 2 диаметром 4 мм изготовлены из
нержавеющей стали и вставлены на клею в отверстия, просверленные с шагом 20 мм в верхней и нижней
сторонах рамки. Кольцевые обрамления отверстий под остальные головки, а также
отверстия под туннель фазоинвертора согнуты из полосы сечением 5х10 мм из того
же материала. Для крепления обрамления среднечастотной головки 5 предусмотрены
четыре шпильки с резьбой М3, вставленные на клею в отверстия диаметром 3,2 и
глубиной 7 мм,
просверленные в торце кольца со стороны, обращенной к панели 4. До вырезания
отверстия под головку 12 в передней стенке по наружному диаметру обрамления 5 с
помощью кругореза с резцом и стамеской необходимо выбрать канавку шириной 20 и
глубиной 2...3 мм. При сборке вначале закрепляют головку 12, затем с помощью
проволочных скобок или гвоздей - сетку 6 и, наконец, устанавливают на место
обрамление 5, которое дополнительно прижимает сетку к панели 4. Обрамление 7
высокочастотной головки 16 закрепляют в проточке передней панели клеем. Для
придания АС соответствующего вида наружные торцы рамки 1 и обрамлений 5, 7 и 9
необходимо отполировать до зеркального блеска, а их боковые поверхности (как
внутренние, так и наружные) - окрасить черной краской. В такой же цвет следует
окрасить металлические сетки 6 и 8, внутренние поверхности туннеля
фазоинвертора, рупора сдвоенной головки и всю площадь круга под сеткой 6,
диффузородержатель нижней головки 6ГД-2, обращенную к слушателю часть
диффузородержателя головки 12 и головки крепящих ее винтов. Катушки L1 и L2
разделительного фильтра намотаны проводом ПЭВ-2 1,3 на каркасах диаметром 35 и
длиной 100 мм.
Каждая из них содержит примерно по 460 витков (шесть слоев по 75-76 витков).
Конденсаторы С1-С3 - МБГП, МБГО и т. п. При монтаже АС следует обратить особое
внимание на полярность подключения головок 6ГД-2, так как в случае ошибки
возникнет акустическое короткое замыкание. Наружная головка - ВА1. Для
улучшения демпфирования сдвоенной головки внутреннюю поверхность ящика АС можно
обклеить или обить звукопоглощающим материалом. Возможна замена головок 6ГД-2
на 8ГД-1, 15ГД-11- на 4ГД-8 или 5ГДШ-5-4, а 6ГД-13 - на 3ГД-2. Размеры ящика
при такой замене сохраняются.
