ческне параметры низкочастотного громкоговорителя, конструктивные параметры корпуса и электрические параметры инзкочастот-иых корректирующих цепей (если таковые присутствуют в системе) являются взаимосвязанными и их рассчитывают совместно. Характеристики системы в области низких частот, в свою очередь, определяют путем анализа эквивалентной схемы системы, полученной с помощью метода электромеханических аналогий н зависят от параметров громкоговорителя, конструктивных параметров корпуса н электрических параметров корректирующих низкочастотных цепей.

Рис. 4 1, Основные типы низкочастотного оформления акустических систем-а) с закрытым корпусом, б) с фазоинвертором, в) с пассивным излучателем

Наиболее распространен корпус закрытого типа (рнс. 4.1,а). Закрытый корпус служит для подавления излучения тыловой поверхности диффузора громкоговорителя и может быть условно разделен на две группы - так называемый компрессионный , у которого отношение гибкости подвеса к гибкости воздуха в корпусе составляет примерно 3-!-4 н больше, и типа бесконечный экран , у которого отношение гнбкостей меньше 3.

Часто используют низкочастотный корпус фазоинверсного типа, который отличается от корпуса закрытого типа наличием отверстия или отверстия с трубой, что позволяет использовать излучение тыловой поверхности диффузора в области частоты резонанса колебательной системы, образуемой массой воздуха в отверстии нли трубе и гибкостью воздуха в корпусе (рнс. 4.1,6).

Довольно широко применяют также корпус, в котором вместо отверстия нлн трубы использован так называемый пассивный излучатель, представляющий собой громкоговоритель с утяжеленной подвижной системой без магнитной цепн и звуковой катушки (рнс. 4.1,в). Применение пассивного излучателя также позволяет использовать излучение тыловой поверхности низкочастотного Громкоговорителя в области частоты резонанса колебательной системы, образуемой нз массы подвижной системы пассивного излучателя и гибкости его подвеса н воздуха в корпусе.

Помимо выше перечисленных, существуют и другие, но реже ис> пользуемые виды низкочастотных корпусов - свернутый рупор , лабиринт , травсмиссновная линия и т. Д.

В последние годы появились новые типы систем, в которых длэ формирования характеристик в области низких частот используют методы электронной коррекции, что дает более широкие возможности синтеза желаемых низкочастотных характеристик систем, позволяет обеспечивать воспроизведение низких частот в корпусах малого объема, дает возможность снижать нелинейные искаженна и повышать .максимальный уровень звукового давления, ограниченный Допустимой амплитудой смещения подвижной системы НЧ громкоговорителя и т. д. Электронная коррекция реализуется электромеханической обратной связью [4.1], применением амплитудных корректоров НЧ [4,2], фильтров-корректоров верхних частот первое го и второго порядка, параметры которых определенным образом согласованы с параметрами низкочастотного громкоговорителе [4.3, 4.4], усилителей мощности со сложным комплексным характером выходного сопротивления, что позволяет электронным путем перестраивать механические параметры низкочастотного громкоговорителя, размещенного в корпусе [4.5] и т. д.

Вплоть до недавнего прошлого, практическое конструнрованиег различных типов низкочастотных оформлений АС шло в осиовиок эмпирическим путем. Развитие техники Hi-Fi потребовало систематизации методов анализа и синтеза низкочастотных оформлений и разработки системного подхода к теории расчета АС в облает низких частот.

Теоретической основой для такого подхода явилось проведение аналогии между характеристиками и параметрами АС в низкочастотной области и характеристиками соответствующих фильтров верхних частот (т. е. фильтров, АЧХ которых претерпевает спад в< сторону низких частот - см. гл. 3). Это позволило построить математическую модель АС для низких частот, т. е. идентифицировать, ее передаточной дробно-рациоиальвой функцией соответствующего-фильтра верхних частот [4.6]. Появление единого системного под- хода к анализу и синтезу низкочастотного оформления АС послужило основой для создания методов его оптимального проектирования с использованием ЭВМ [4.7, 4,8]. Суть этих методов состо- ИТ в том, что иа ЭВМ рассчитывают реальные характеристик акустической системы в области низких частот, являющиеся функцией Электромеханических параметров низкочастотного громкоговорителя н конструктивных параметров корпуса, и путем целенаправленного изменения значений параметров системы, с учетом наложенных иа них ограничений, минимизируется разница между реальными и желаемыми характеристиками системы. Благодаря-применению методов нелинейного программирования и поисковой! оптимизации определяются наилучшие, т. е . потенциально достижимые в смысле выбранных критериев оптимальности, электромеханические и конструктивные параметры системы, что практически невозможно при традиционных методах проектирования. 104

4.2. ТИПЫ НИЗКОЧАСТОТНОГО ОФОРМЛЕНИЯ АС Передаточные функции систем различного типа

В общем виде передаточную функцию АС в области низких частот можно представить как отношение комплексного выходного сигнала, т. е. звукового давления Pi,ux{s) к комплексному входному сигналу, т. е. иапряжеишо I/bi в виде 7(s) =P,mi(s)/C/bx(s) (s=jm - комплексная частота).

Как известно нз теории линейных цепей и систем, передаточная функция любой линейной системы с сосредоточенными параметрами может быть аппроксимирована дробио-рацноиальной функцией 7 (s) = Wm(s)/Gn(s) (Wm(s)-полином степени т, Gn(s)-полином степени n>m, корни которого лежат в левой полуплоскости комплексного переменного). С другой стороны, передаточная функция АС в области низких частот в общем виде может быть представлена как произведение передаточных функций громкоговорителя в корпусе Дд(5) и корректирующей цепн k(s):

T{s) = H (s)H {s}. (4.1)

Например, для системы закрытого типа без корректирующей иепи [4.9]:

Як(5) = 1, П(5)=Яд.(8)=А;/(<Ч5+а, +а.), (4.2)

где А, оо, Oi, Os - вещественные коэффициенты, зависящие от электромеханических параметров громкоговорителя, объема корпуса и физических констант.

Б области низких частот передаточная функция закрытой системы аналогична передаточной функции фильтра верхних частот полиномиального типа (см. гл. 3) второго порядка с крутизной спада АЧХ в сторону низких частот 12 дБ/окт (рис. 4.2,а). Закрытую систему иногда называют системой второго порядка. Рис. 4.2. Пример ашыи-

Для системы фазоинверсного типа с тудно-частотных характери. малыми потерями без корректирующих ГГмр tJ) цепей [4.10]. низкочастотной области

kM-I. r.M = A,Bs*/(*,s -f-6.-f-6,s2-f6,s-f-6J. (4.3)

Передаточная функция T{s) фазоинверсной системы с малыми потерями аналогична передаточной функции фильтра верхних частот полиномиального типа четвертого порядка с крутизной спада АЧХ в сторону низких частот 24 дБ/окт. (рис. 4.2,6).

Фазоииверсную систему иногда называют системой четвертого порядка.

Для системы с пассивным излучателем с малыми потерями С4.П]: