Активный сабвуфер
Настоящая полезная модель относится к области высококачественного воспроизведения звука и, более конкретно, к специализированным акустическим системам (сабвуферам), предназначенным для излучения звуковых сигналов низкочастотной части спектра в составе аппаратуры домашнего кинотеатра или стереофонической системы звуковоспроизведения
Техническим результатом является повышение удобства и универсальности применения сабвуфера, улучшение качества звучания при уменьшении его размера.
Для достижения указанного технического результата в активном сабвуфере, содержащем корпус, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, установленный на плиту-основание с образованием открытой щели между плитой-основанием и днищем корпуса, низкочастотную головку громкоговорителя и две трубы фазоинвертора, установленные на днище корпуса с возможностью излучения акустического сигнала через открытую щель в окружающее пространство, также содержащем устройство обработки сигнала, усилитель мощности, панели с органами управления и разъемами, включающие вход НЧ, первый и второй входы сигналов низкого уровня, устройство обработки сигнала, усилитель мощности и панели управления с органами управления и разъемами объединены в электронный блок, установленный в нише на узкой вертикальной стенке корпуса, образованной двумя трубами фазоинвертора, изогнутыми под углом 90°, в электронный блок введены первый и второй активные фильтры высоких частот, первый и второй выходы сигналов низкого уровня, первый и второй пассивные фильтры высоких частот, а также первый и второй входы и первый и второй выходы сигналов высокого уровня, при этом первый и второй входы сигналов низкого уровня соединены с устройством обработки сигнала и с входами первого и второго активных фильтров высоких частот соответственно, первый и второй выходы сигналов низкого уровня соединены с выходами первого и второго активных фильтров высоких частот соответственно,
первый и второй входы сигналов высокого уровня соединены с устройством обработки сигнала и с входами первого и второго пассивных фильтров высоких частот соответственно, а первый и второй выходы сигналов высокого уровня соединены соответственно с выходами первого и второго пассивных фильтров высоких частот.
Настоящая полезная модель относится к области высококачественного воспроизведения звука и, более конкретно, к специализированным акустическим системам (сабвуферам), предназначенным для излучения звуковых сигналов низкочастотной части спектра в составе аппаратуры домашнего кинотеатра или стереофонической системы звуковоспроизведения. Как правило, сабвуферы в данной области техники выполняются активными, т.е. содержат встроенный усилитель мощности.
Известен сабвуфер D5 Sub фирмы Jamo (Дания), описанный в статье «В басовом ключе», опубликованной в журнале «Stereo&Video» №8 за 2002 год, стр. 89. Сабвуфер представляет собой прямоугольный корпус фазоинверсного типа внутренним объемом 44 дм3, в котором установлена головка громкоговорителя диаметром 254 мм и усилитель с номинальной мощностью 200 Вт. Головка и труба фазоинвертора установлены на днище корпуса. На одной из боковых стенок корпуса установлена панель управления сабвуфера, на которой размещены регуляторы частоты среза фильтра низких частот, переключатель фазы сигнала, линейные входы и выходы сабвуфера. Фильтр, подавляющий инфранизкие частоты, фильтры высоких частот для линейного выхода, а также входы и выходы высокого уровня не предусмотрены.
К недостаткам конструкции можно отнести следующее:
- Нижняя граничная частота сабвуфера по звуковому давлению составляет 35 Гц (по уровню -10 дБ), что обусловлено параметрами примененной головки громкоговорителя в сочетании с полезным объемом корпуса. Нижняя граничная частота является одним из основных параметров сабвуфера и полученное значение не является достаточным для высококачественного изделия.
- Излучение звука происходит через щель между полом и днищем корпуса, таким образом, вид покрытия пола оказывает влияние на работу сабвуфера.
- Отсутствие фильтра инфранизких частот уменьшает максимально достижимый уровень звукового давления сабвуфера.
- Отсутствие фильтров высоких частот, а также входов/выходов высокого уровня затрудняет использование сабвуфера в стереофонической системе.
Известен сабвуфер Omega 380 фирмы Magnat (Германия), описанный в статье «Бас оправдывает средства», опубликованной в журнале «Потребитель - Video&Audio» №13, 2004 г, стр.174-175. Корпус сабвуфера имеет внутреннй объем 110 дм3. Головка громкоговорителя диаметром 380 мм и труба фазоинвертора установлены на днище корпуса, панель управления и усилитель мощностью 170 Вт - на боковой стенке. Сабвуфер имеет полный набор входов и выходов, необходимый для его эффективной эксплуатации. Высококачественная головка громкоговорителя и корпус-фазоинвертор большого объема обеспечили получение нижней граничной частоты 24 Гц.
Основным недостатком сабвуфера Omega 380 является его громоздкость. Кроме того, как и в предыдущем случае, излучаемый сигнал зависит от напольного покрытия.
Известен сабвуфер по патенту США №6 566 960 В1 от 20 мая 2003 г. Сабвуфер имеет корпус в виде прямоугольного параллелепипеда внутренним объемом 14 дм3, на противоположных боковых стенках которого установлены активный и пассивный излучатели. Активный излучатель представляет собой головку громкоговорителя с массивным кольцевым магнитом весом 6,4 кг; подвижная система излучателя обеспечивает пиковое линейное смещение 63 мм и снабжена акселерометром - датчиком отрицательной обратной связи. Пассивный излучатель, в отличие от активного, не содержит звуковой катушки и магнита и приводится в движение звуковым давлением внутри корпуса. Для. получения высоких значений основных электроакустических параметров (нижняя граничная частота и максимальный уровень звукового давления) при сверхмалом объеме корпуса сабвуфер содержит усилитель мощностью 2700 Вт.
Недостатком сабвуфера по данному патенту является конструктивная сложность его узлов - излучателей и усилителя, и, соответственно, высокая цена изделия, которое может быть реализовано на основании данного изобретения.
Наиболее близким по совокупности признаков к предлагаемой полезной модели является сабвуфер Electra SW-900 фирмы Focal-JMLab (Франция). Сабвуфер описан в статье «Бас оправдывает средства», опубликованной в журнале «Потребитель - Video&Audio» №13, 2004 г, стр.176-177. Корпус сабвуфера в виде прямоугольного параллелепипеда имеет внутренний объем
70 дм3. Низкочастотная головка громкоговорителя диаметром 335 мм и две трубы фазоинвертора установлены на днище корпуса. Излучение звукового сигнала в окружающее пространство происходит через открытую щель между днищем и специальной плитой-основанием, таким образом ликвидировано влияние покрытия пола на работу сабвуфера. Панели управления с органами управления и разъемами для подключения внешних устройств, усилитель мощностью 250 Вт, необходимые устройства обработки сигнала расположены на боковой стенке корпуса. Сабвуфер имеет линейные входы (входы сигналов низкого уровня) -монофонический (вход НЧ) и стереофонический. Входы и выходы сигналов высокого уровня не предусмотрены. Также не предусмотрены фильтры для обработки стереофонического сигнала. Сочетание параметров головки и акустического оформления позволили получить нижнюю граничную частоту по звуковому давлению 25 Гц.
К недостаткам конструкции следует отнести:
- Отсутствие входов/выходов высокого уровня, что затрудняет использование сабвуфера в стереофонической системе, не имеющей линейного выхода.
- Отсутствие фильтров высоких частот для стереосигнала, что ухудшает согласование сабвувера с основными акустическими системами стереокомплекса и приводит к ухудшению качества звучания.
- Некоторую громоздкость конструкции.
Задачей предлагаемой полезной модели является улучшение потребительских свойств сабвуфера. Техническим результатом является повышение удобства и универсальности применения сабвуфера, улучшение качества звучания при уменьшении его размера.
Для достижения указанного технического результата в активный сабвуфер, содержащий корпус, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, установленный на плиту-основание с образованием открытой щели между плитой-основанием и днищем корпуса, низкочастотную головку громкоговорителя и две трубы фазоинвертора, установленные на днище корпуса с возможностью излучения акустического сигнала через открытую щель в окружающее пространство, также содержащий устройство обработки сигнала, усилитель мощности, панели с органами управления и разъемами, включающие вход НЧ,
первый и второй входы сигналов низкого уровня, введены новые признаки, а именно:
устройство обработки сигнала, усилитель мощности и панели управления с органами управления и разъемами объединены в электронный блок, установленный в нише на узкой вертикальной стенке корпуса, образованной двумя трубами фазоинвертора, изогнутыми под углом 90°;
в электронный блок введены первый и второй активные фильтры высоких частот, первый и второй выходы сигналов низкого уровня, первый и второй пассивные фильтры высоких частот, а также первый и второй входы и первый и второй выходы сигналов высокого уровня, при этом первый и второй входы сигналов низкого уровня соединены с устройством обработки сигнала и с входами первого и второго активных фильтров высоких частот соответственно, первый и второй выходы сигналов низкого уровня соединены с выходами первого и второго активных фильтров высоких частот соответственно, первый и второй входы сигналов высокого уровня соединены с устройством обработки сигнала и с входами первого и второго пассивных фильтров высоких частот соответственно, а первый и второй выходы сигналов высокого уровня соединены соответственно с выходами первого и второго пассивных фильтров высоких частот.
Благодаря наличию перечисленных признаков повышается удобство и универсальность применения сабвуфера за счет введения дополнительных входов, выходов и фильтров высоких частот, улучшается качество воспроизведения звука за счет оптимального согласования сабвуфера с основными акустическими системами стереокомплекса и за счет применения длинных изогнутых труб фазоинвертора, увеличивающих эффективность излучения на низких частотах, уменьшается размер сабвуфера за счет размещения электронного блока в нише, образованной трубами фазоинвертора.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1 и 2. На фиг.1 представлен чертеж общего вида, а на фиг.2 - функциональная схема электронного блока активного сабвуфера.
Корпус 1 полезным объемом 43 дм3 имеет форму прямоугольного параллелепипеда и изготовлен из древесностружечной плиты толщиной от 21 до 25 мм. Корпус является несущим элементом конструкции сабвуфера. Головка громкоговорителя 2 с частотой основного резонанса 18 Гц, полной добротностью 0,2 и эквивалентным объемом 139 дм3 закреплена на нижней стенке корпуса. Две изогнутых трубы фазоинвертора 3 имеют прямоугольное сечение и длину около
0,8 м. Применение изогнутых труб большой длины позволило, не повышая частоты настройки фазоинвертора, увеличить суммарное сечение труб до 110 см2 , тем самым обеспечив бесшумность работы фазоинвертора и отсутствие компрессии звука при больших сигналах. Оптимальное сочетание параметров головки громкоговорителя и акустического оформления обеспечило высокий уровень основных параметров сабвуфера: нижняя граничная частота по звуковому давлению составляет 22 Гц, а неискаженный звуковой сигнал на частоте 30 Гц - 106 дБ.
Выходные отверстия труб фазоинвертора расположены на нижней стенке корпуса. Звуковой сигнал, созданный головкой и трубами, поступает во внешнюю среду через горизонтальную щель по периметру корпуса, образованную нижней стенкой корпуса и плитой-основанием 4. Основание соединено с корпусом стойками 5, которые задают необходимую ширину щели. Вся конструкция установлена на опорных шипах 6. На узкой вертикальной грани корпуса между двумя трубами сформирована ниша 7 для размещения электронного блока 8. В верхней и нижней части электронного блока расположены панель 9 с органами управления и панель 10 с разъемами и клеммами для подключения к системе звуковоспроизведения.
На фиг.2 приведена функциональная схема электронного блока. Основными элементами электронного блока являются устройство обработки сигнала 11 и усилитель мощности 12. Устройство обработки сигнала может быть выполнено аналогично описанному в патенте США №6 566 960 В1 от 20 мая 2003 г. Входами устройства обработки сигнала являются монофонический вход НЧ 13, а также стереофонические входы сигналов низкого уровня 14 и входы сигналов высокого уровня 15. Выход устройства обработки сигнала соединен с входом усилителя мощности 12. Органы управления сабвуфера - регулятор усиления 17, регулятор частоты среза ФНЧ 18, переключатель кино/музыка 19, переключатель фазы 20 объединены в панель с органами управления. В устройстве предусмотрены активные фильтры верхних частот 21 и пассивные фильтры верхних частот 22, которые имеют независимые, электрически не связанные с другими цепями, выходы, соответственно, выходы сигналов низкого уровня 23 и выходы сигналов высокого уровня 24. Все входы и выходы конструктивно объединены в панель с разъемами.
Сабвуфер работает следующим образом.
При использовании сабвуфера в домашнем кинотеатре электрический входной сигнал с входа НЧ 13 поступает в устройство обработки сигнала 11, где подвергается необходимой обработке, а также регулировке с помощью органов управления 17, 18, 19, 20. Далее сигнал поступает на усилитель мощности 12. Усиленный сигнал подается на головку громкоговорителя 2, которая преобразует электрический сигнал в акустический. Эффективность излучения звука в низкочастотной части спектра увеличивается с помощью акустического резонатора - фазоинвертора, выходной сигнал которого поступает в окружающую среду через трубы 3.
При использовании сабвуфера в стереофоническом комплексе звуковоспроизведения сигналы первого (правого) и второго (левого) каналов с входов сигналов низкого уровня 14 или с входов сигналов высокого уровня 15 поступают в устройство обработки сигнала 11, а также на входы активных фильтров высоких частот 21 или пассивных фильтров высоких частот 22 соответственно. Фильтрация стереосигнала облегчает режим работы акустических систем комплекса, а также улучшает качество согласования акустического сигнала сабвуфера и акустических систем. В остальном работа сабвуфера в этом случае не отличается от изложенной для случая домашнего кинотеатра.
Активный сабвуфер, содержащий корпус, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, установленный на плиту-основание с образованием открытой щели между плитой-основанием и днищем корпуса, низкочастотную головку громкоговорителя и две трубы фазоинвертора, установленные на днище корпуса с возможностью излучения акустического сигнала через открытую щель в окружающее пространство, также содержащий устройство обработки сигнала, усилитель мощности, панели с органами управления и разъемами, включающие вход НЧ, первый и второй входы сигналов низкого уровня, отличающийся тем, что устройство обработки сигнала, усилитель мощности и панели управления с органами управления и разъемами объединены в электронный блок, установленный в нише на узкой вертикальной стенке корпуса, образованной двумя трубами фазоинвертора, изогнутыми под углом 90°, в электронный блок введены первый и второй активные фильтры высоких частот, первый и второй выходы сигналов низкого уровня, первый и второй пассивные фильтры высоких частот, а также первый и второй входы и первый и второй выходы сигналов высокого уровня, при этом первый и второй входы сигналов низкого уровня соединены с устройством обработки сигнала и с входами первого и второго активных фильтров высоких частот соответственно, первый и второй выходы сигналов низкого уровня соединены с выходами первого и второго активных фильтров высоких частот соответственно, первый и второй входы сигналов высокого уровня соединены с устройством обработки сигнала и с входами первого и второго пассивных фильтров высоких частот соответственно, а первый и второй выходы сигналов высокого уровня соединены соответственно с выходами первого и второго пассивных фильтров высоких частот.
