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2.3.1 声波导技术
传统号筒扬声器的结构如图2-6所示,用作高频扬声器单元时,将3只传统号筒扬声器紧密挤压为压缩驱动单元,如图2-7所示。由图2-6可知,由于位于号筒扬声器后方的振源体发出的声波到达号筒口的时间不同,引起号筒口向外辐射声波的相位不一致,不满足第二准则所要求的“在声源输出口的声波具有同一且不变的相位”,故不能作为线声源扬声器内的高频扬声器单元。为了克服这个缺陷,采用了声波导等技术。
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图2-6 传统号筒扬声器的结构
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图2-7 压缩驱动单元的结构
1. 相位塞的使用
声波导是指引导声波的传播路径,采用的技术手段之一是将一个棱形的相位塞放在号筒扬声器的振源与号筒口之间,原理示意图如图2-8所示。
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图2-8 相位塞原理示意图
号筒扬声器的振源为点声源,由振源中心发出的声波(红线)比振源两侧发出的声波(绿线)超前,故在一定时间范围内,由振源中心发出的声波最先到达号筒口(声波输出口),不能实现“在声源输出口的声波具有同一且不变的相位”。
在号筒扬声器内增放相位塞,由振源中心发出的声波需要爬坡行进一段路径,而由振源两侧发出的声波走直线路径。
由于由振源中心发出的声波比振源两侧发出的声波多行进一段路径,因此由振源两侧发出的声波与由振源中心发出的声波同时到达号筒口,实现“在声源输出口的声波具有同一且不变的相位”。相位塞可扩展高频响应,将声波向外引导到听众区。
中、低音及高音号筒扬声器采用的相位塞及其应用如图2-9所示。
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图2-9 中、低音及高音号筒扬声器采用的相位塞及其应用
2. 波导管的应用
由传统号筒扬声器发出的声波可产生声干涉,如图2-10(a)所示。图2-10(b)是采用波导管结构后发出的声波,具有相同的振幅和相位,产生的波阵面是柱面,有效减小了垂直辐射角,使其更趋向于0°。
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图2-10 应用波导管前后
采用波导管的机理与相位塞相同,由振源发出的声波通过8条长度不等的管道向外传播,这种结构被称为波导管结构,如图2-11所示。由振源两侧发出的声波经短管道传播,由振源中心发出的声波经长管道传播,最终实现“在声源输出口的声波具有同一且不变的相位”。
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图2-11 波导管结构
国外厂家采用的波导管结构如图2-12所示。Acoustics系列产品L-Acoustics KUDO使用一个双DOSC波导管模块,如图2-13所示。该模块有两个DOSC波导管,用于加载高频压缩驱动器。
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图2-12 国外厂家采用的波导管结构
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图2-13 波导管模块
号筒扬声器与波导管结合的主要作用:增加声负载,提升效率,控制指向性和声场覆盖。
DOSC波导管是L-Acoustics、K1、V-DOSC、K2、KARA、A系列线声源扬声器的心脏,可用于整个频率范围,形成虚拟单元线声源系统。图2-14展示的是在线声源扬声器中,包含2只大口径的低频线声源扬声器单元(左右两侧)、4只中频线声源扬声器单元及1只采用特殊结构的高频号筒扬声器单元。图2-15是由线声源扬声器堆叠组成的线声源扬声器阵列示意图。
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图2-14 线声源扬声器示意图
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图2-15 由线声源扬声器堆叠组成的线声源扬声器阵列示意图