186101. lajstromszámú szabadalom • Hangszórók akusztikus rövidzárjelenségének megszüntetésére alkalmas hangsugárzómegoldás
1 185101 2 A találmány tárgya a hangszórók membránfelületének elülső és hátulsó oldaláról származó ellenfázisú hanghullámok kölcsönös kioltását megakadályozó készülék, amely elsősorban mélyhangsugárzóknál alkalmazható. A hangsugárzók egyik legfontosabb feladata a hozzájuk kapcsolt elektroakusztikai átalakítók (továbbiakban hangszórók) akusztikus rövidzárjelenségének megszüntetése. Ennek klasszikus megoldása a merev siklemez alakú hangfal, amelynek pereme a hangszóró tengelye körüli A/4 sugarú körön kívül esik (ahol a A a legmélyebb kisugározandó frekvencia hullámhossza). A jó minőségű mélyhangsugárzáshoz elengedhetetlen 30—40 Hz alsó határfrekvencia esetén így a hangfal síkjának legkisebb lineáris mérete 5,7—4,3 m, ami gyakorlati alkalmazásra alkalmatlanná teszi az ilyen hangfalat. A korszerű mélyhangsugárzók túlnyomó többsége lágy felfüggesztésű, nagy löketű, kis membránátmérőjű hangszórókkal működik, amelyek zárt dobozokba vannak szerelve, s így az akusztikus rövidzár kis dobozméret mellett is megszűnik. Az ilyen hangsugárzók alsó határfrekvenciája elsősorban a doboz térfogatától függ. A doboznak jó tömítésű, rendkívül merev falakkal rendelkező igényes asztalosszerkezetnek kell lennie. A működés elvéből következően az alkalmazott hangszóróknak kis átmérőjűeknek kell lenniük az alacsony alsó határfrekvencia elérése érdekében, s ez a terhelhetőséget erősen korlátozza. Egy átlagos minőségű stúdióellenőrző hangsugárzó jellemző adatai: 35 Hz alsó határfrekvencia, 40 VA terhelhetőség, 0,15 m3 térfogat. Azonos alsó határfrekvencia és dobozméret mellett ennél nagyobb terhelhetőséget csak rendkívül drága hangszórókkal lehet elérni. A zárt dobozban a hangszórót a sugárzási impedancia mellett a doboz belső terének impedanciája is terheli, így hatásfoka rosszabb mint a hangfalba szerelt hangszóróé. Az alsó határfrekvencia csökkentésére szokás alkalmazni basszusreflexdobozokat. Azonban az irodalom kimutatta (Arató É. Kép- és Hangtechnika 1976. 3.), hogy ez csak a doboztérfogatnak a zárt dobozhoz képesti növelésével valósítható meg a számításbajöhető alacsony önrezonanciájú, nagylöketű hangszórók alkalmazása esetén. A reflexdoboz szerkezeti kialakítása bonyolultabb a zárdobozénál, hatásfoka azonban rendszerint jobb. Ismert jóminőségű mélyhangsugárzók a különböző kivitelű exponenciális tölcséres kicsatolású megoldások, amelyek különösen jó hatásfokúak (a zárt doboz hatásfokánál akár egy nagyságrenddel is jobbak lehetnek), mert az akusztikus rövidzár megszüntetésén túl megoldják a hangszóró és a külső sugárzási tér közötti optimális kicsatolást. Méreteik azonban lényegesen nagyobbak az eddigi doboztipusoknál és szerkezetük is lényegesen bonyolultabb. Egyszerűbb kiviteli formáik a kúpos tölcséres megoldások, ezek azonban önrezonancia-jelenségeket mutatnak, amit csillapítóanyagok bevitelével szokás megszüntetni, s ezek rontják a hatásfokot. A ill. A/4 hosszúságú tápvonalakkal ismeretesek a legmélyebb alsó határfrekvenciájú hangsugárzókonstrukciók. (A az alkalmazott hangszóró önrezonanciafrekvenciájához tartozó hullámhossz.) Ezek az akusztikus rövidzár megszüntetésén túl alacsony terhelőimpedanciát transzformáinak a hangszóró membránjára az önrezonancia-frekvencia környezetében, vagy pedig ellenfázisú kioltással tüntetik el az átviteli karakterisztikában itt jelentkező kiemelést. A A hosszúságú 5 tápvonal ezenkívül az önrezonancia-frekvencia felénél fázishelyesen összegzi a membrán két felének jeleit, s így, az eddig ismertetett megoldások közül, egyedülálló módon a hangszóró önrezonancia-frekvenciája alatt is hatásosan sugároz. A tápvonalak önrezo!0 nancia-jelenségeit és egyéb belső reflexióit csillapítóanyagok beépítésével szüntetik meg, ami rontja a hatásfokot, s az így a hangfallal elérhető hatásfok alatt marad, de a zárt és reflexdobozokénál rendszerint jobb. A A/4 tápvonal térfogata azonos alsó határfrek- 15 vencia és terhelhetőség esetén hozzávetőleg a reflexdobozéval egyenlő, szerkezete azonban annál bonyolultabb, lényegesen kisebb és egyszerűbb viszont a tölcséres megoldásoknál. A A hosszúságú tápvonal térfogata ennek kb. kétszerese de még mindig kisebb mint 7° a tölcséres megoldások. Egy egészen új speciális megoldás amit a vizsgálati eljárás alatt álló P 29 34 473.3—51 számú NSZK szabadalmi bejelentés tartalmaz. Itt minden kisugárzandó frekvenciához egy behangolt rezonátorként műkö- 25 dő tápvonalat alkalmaznak. Ezek azon túl, hogy megvalósítják az akusztikus rövidzár megszüntetését, a szabadalmi leírás szerint a rezonancia révén formálják a rájuk kapcsolt generátorokból érkező elektromos jelek spektrumszerkezetét, azaz a hangok színe- 50 zetét. így ez a sugárzó csak speciálisan elektronikus hangszerekhez alkalmazható, de általában lineáris átvitelre nem. A jelen találmány kiinduló gondolata az, hogy a A, A/4 tápvonalak nemkívánatos önrezonancia-jelensé- 35 geit nem csillapíthatjuk beépített csillapítóanyagokkal, hanem több különböző hosszúságú tápvonalat alkalmazunk egyszerre, s így a rezonanciapontok egyenletes elosztásával biztosíthatjuk az egyenletes átvitelt. A kísérletek során azonban kiderült, hogy a 4'j hangszórók önrezonancia-frekvenciái nincsennek lényeges hatással a rendszer működésére, azaz a tápvonalak önrezonanciát csillapító hatása nem lényeges effektus. Ez a tény elméletileg is következik abból, hogy a szokásos alacsonyimpedanciás hangszórók és meg- 41 hajtógenerátorok a tápvonaltól függetlenül is elegendően csillapíthatják a hangszórórezonanciát a kialakuló alacsonyimpedanciás elektromos meghajtókor miatt. Ez a jelenség a tápvonalak rezonanciáit már kevésbé képes csillapítani (hisz ezek már lényegesen 5 3 több rezgési energia tárolására alkalmasak), de képes annyira megnövelni a rezonanciasáv-szélességet, hogy néhány, megfelelően elosztott rezonancia-frekvenciájú tápvonal alkalmazásával megfelelően egyenletes frekvenciaátviteli karakterisztika érhető el. így tehát a 55 tápvonalak méretezése független lehet a hangszórók önrezonancia-frekvenciájától, és csak az akusztikus rövidzár megszüntetésének a következménye határozza meg a legrövidebb tápvonal hosszát, a többit pedig a tapasztalat szerint úgy kell megválasztani, hogy a 60 tápvonal-rezonanciák alapfrekvenciái 3:2 arányú frekvenciaintervallumnál nagyobb területen oszoljanak el egyenletesen. A jelen találmány megoldása egy olyan hangsugárzó amely több (legalább 3) hangszórót tartalmaz (az 66 1. ábra szerinti elrendezésben), minden (1) hangszóró 2
