恒指向性偶极子:理论示例

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摘要

恒指向性偶极子(CD):4.1 理论示例。简要叙述恒定指向性开放式偶极子障板音箱的优点,并用理论示例进行分析说明。

开放式障板音箱的频响覆盖一定的范围,其中离轴声压与轴向声压相似,但都处于较低的水平。离轴SPL随着离轴角度的增加成比例地下降。这种恒定指向性(CD)从最低频率达到第一个偶极峰值以下(D/λ=0.5)。或者准确地说,高达D/λ=0.25。

恒定指向性(CD)有两个优点:

首先,辐射到侧面的反射声将具有与直达声相同的频率特性。这被认为是最平衡和令人满意的声音。

其次,早期的反射声,尤其是来自最近房间墙壁的反射,与没有恒定指向性的扬声器相比,以更低的声压和更一致的频响到达听众。

这些确实是在尽可能宽的频响范围内使用偶极子扬声器的恒定指向性的好理由。

4.1 理论示例

偶极子响应的声学上最平衡的区域完全位于偶极子抵消区域(声短路)内。这意味着它必须在整个频率范围内进行均衡处理。以下示例将展示如何实现恒定指向性偶极子。我们假设三分频偶极子每个扬声器的总EQ为12dB。这要求很高,但可行。

第3.2章(障板中的偶极子扬声器单元)展示了对于任何给定的扬声器,当障板尽可能小时,第一个偶极峰的频率将是最高的。这导致我们舍弃任何障板形式,并将扬声器安装在自由空间中。如果真按这样来考虑的话,我们的圆形障板只是折环外的扬声器盆架。

让我们从中频部分开始分析:

恒指向性偶极子:理论示例

在250-1000 Hz的黄色区域中,我们将两个倍频程上的偶极损耗线性化,下端提升12 dB,上端衰减12 dB。

此外,我们均衡了偶极峰的滚降区域(浅黄色区域)。通过这种方式,我们可以使用中频扬声器覆盖这三个倍频程范围——从250Hz到2kHz。

对于低于250Hz的区域,我们寻找仍在300Hz的CD区域中适合的扬声器尺寸。这可能是一个很大的扬声器。即使是直径为53cm的扬声器,其第一偶极峰值也不在500Hz之前。对于这个示例,我们将使用振膜直径为25cm的扬声器:

恒指向性偶极子:理论示例

使用12dB EQ,我们可以将60-250Hz的两个倍频程线性化。

最后的高音部分:

恒指向性偶极子:理论示例

我们遇到问题了。我们假设一对2.5cm的钕磁球顶高音扬声器,背靠背安装,前后总距离仅为3cm。即使是这种微小的结构也会导致偶极长度D=4.6cm(类似于图3.6,正面)。障板直径计算为偶极长度的两倍,即9.2cm。

这种相对较大的障板尺寸导致高于5kHz的响应起伏,这是有点不完美的地方。

到目前为止,还没有偶极长度小于4cm的偶极高音扬声器。因此,所有偶极高音扬声器的使用频率都必须在其第一个偶极峰值之前使用。在这个示例中,最小化这种不良现象的最佳方法可能是将黄色区域的30°响应线性化,并至少离轴15°进行监听。

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