RU2797532C1

RU2797532C1 - Directional multi-channel acoustic system with waveguide

Info

Publication number: RU2797532C1
Application number: RU2022106882A
Authority: RU
Inventors: Юсси ВЯЙСЯНЕН; Юха ХОЛМ
Original assignee: Генелек Ой
Priority date: 2019-09-03
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2023-06-07

Abstract

FIELD: acoustic systems.

SUBSTANCE: loudspeaker enclosure includes a front, sides and a back to define the internal volume. Moreover, the front part is made in form of a waveguide surface, contains at least one driver within the waveguide surface, and is configured to emit the main acoustic energy of the acoustic system in the direction of the first acoustic axis. At least one additional speaker driver is fixed inside the case, so that a sub-volume is formed inside the internal volume, bounded by the driver, separators between the driver and the front part, and the front part of the case. At least one first slot of the acoustic system opens from the sub-volume into the outer volume either towards the side part or the rear part of the acoustic system case. At least one acoustic system resonator contains at least one cavity acoustically connected to the sub-volume. Moreover, the resonator is tuned to at least one of the undesirable resonant frequencies of the sub-volume. The resonator is made in form of a separate block of resonators connected to the acoustic system case.

EFFECT: increasing the directed concentration of the radiation of sound energy

19 cl, 19 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к акустическим системам (англ. loudspeaker). В частности, настоящее изобретение относится к акустическим системам с волноводом.The present invention relates to acoustic systems (English loudspeaker). In particular, the present invention relates to waveguide acoustic systems.

Точнее, настоящее изобретение относится к ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.More precisely, the present invention relates to the restrictive part of paragraph 1 of the claims.

Уровень техникиState of the art

В рамках известного уровня техники, особенно акустическим системам с двумя или более динамиками (драйверами) (многоканальным акустическим системам) свойственны проблемы, связанные с дифракцией звука, вызванной неоднородностями фронтальной (лицевой) отражательной поверхности акустической системы. На практике высокочастотный (ВЧ) драйвер («пищалка» или твитер, от англ. tweeter) был и остается самой критичной частью в указанном смысле. В настоящем изобретении предложено решение, согласно которому окружение ВЧ драйвера выполнено в виде сплошного волновода для высоких и средних частот звукового сигнала или только для ВЧ драйвера и/или для сред не частотно го (СЧ) драйвера или как вариант для коаксиального СЧ-ВЧ драйвера.In the prior art, especially loudspeakers with two or more speakers (drivers) (multi-channel loudspeakers) have problems with sound diffraction caused by inhomogeneities in the frontal (front) reflective surface of the loudspeaker. In practice, the high-frequency (HF) driver (“tweeter” or tweeter, from the English tweeter) has been and remains the most critical part in this sense. The present invention proposes a solution whereby the RF driver environment is a continuous waveguide for high and mid frequencies of the audio signal, or only for the RF driver and/or for the mid frequency (MF) driver, or alternatively for the coaxial MF-HF driver.

В настоящей заявке указанные разновидности источников звука рассматриваются в качестве драйверов волновода, и они включают в себя любые электроакустические преобразователи, расположенные в центре указанной объемной структуры волновода. Благодаря решениям, соответствующим настоящему изобретению, может быть достигнуто хорошее качество звука и точная направленность звуковой энергии. Однако частотный диапазон и эффективность волновода для управления направленностью излучения зависит от размера волновода, который в большой степени определяется площадью поверхности, которую покрывает волновод, и, следовательно, размером фронтального (лицевого) отражателя акустической системы. Небольшая площадь волновода ограничивает управление направленностью высокими частотами, например, только областью частот ВЧ драйвера. Большая площадь волновода позволяет расширить частотный диапазон управления направленностью в область более низких частот, например, в область частот СЧ драйвера.In this application, these types of sound sources are considered as waveguide drivers, and they include any electro-acoustic transducers located in the center of the specified three-dimensional structure of the waveguide. Thanks to the solutions according to the present invention, good sound quality and precise directing of sound energy can be achieved. However, the frequency range and efficiency of the waveguide to control the directivity of the radiation depends on the size of the waveguide, which is largely determined by the surface area that the waveguide covers, and, therefore, the size of the front (front) reflector of the speaker system. The small area of the waveguide limits the directionality of the high frequencies to, for example, only the frequency region of the RF driver. The large area of the waveguide makes it possible to extend the frequency range of directivity control to lower frequencies, for example, to the frequency range of the midrange driver.

При создании акустической системы небольшого размера все драйверы обычно не могут быть размещены в середине площади поверхности волновода (как например НЧ излучатель, басовый динамик), занятой указанными другими драйверами, при этом сами драйверы будут либо ограничивать площадь отражателя, доступную для волновода, либо будут дополнительно создавать вредное отклонение (дифракцию) акустической энергии, вызывая ухудшение качества звукового сигнала, который воспринимает слушатель.When creating an acoustic system of a small size, all drivers usually cannot be placed in the middle of the surface area of the waveguide (such as a woofer, bass speaker) occupied by these other drivers, while the drivers themselves will either limit the reflector area available to the waveguide, or will additionally create harmful deflection (diffraction) of acoustic energy, causing deterioration in the quality of the audio signal perceived by the listener.

В рамках известного уровня техники предпринимались и предпринимаются попытки создания акустической системы с одним или более волноводами на передней стороне акустической системы. Ранее были предложены различные решения, например в заявке ЕР 14168925.7 и заявке PCT/FI2014/050757. В указанных заявках были представлены решения, в которых несоосные драйверы были расположены так, чтобы они не нарушали форму волновода, образованного на фронтальной (лицевой) поверхности корпуса акустической системы, а если были расположены на той же поверхности (передней (лицевой) стороне корпуса), то были покрыты материалом, который эффективно действует в качестве сплошной поверхности на выбранных частотах, и ограничивает проникновение частот, излучаемых источником (-ами) звука, для которых был рассчитан волновод, а с другой стороны является проницаемым для других частот, точнее для частот, излучаемых несоосным драйвером (-ами), обычно басовым динамиком (-ами).In the prior art, attempts have been made and are being made to create a speaker system with one or more waveguides on the front side of the speaker system. Various solutions have been proposed in the past, for example in EP 14168925.7 and PCT/FI2014/050757. In these applications, solutions were presented in which the misaligned drivers were located so that they did not violate the shape of the waveguide formed on the front (front) surface of the speaker cabinet, and if they were located on the same surface (front (front) side of the cabinet), they were covered with a material that effectively acts as a continuous surface at selected frequencies, and limits the penetration of frequencies emitted by the sound source(s) for which the waveguide was designed, and on the other hand is transparent to other frequencies, more precisely to frequencies emitted misaligned driver(s), usually the bass driver(s).

Если НЧ драйвер закрывать, то это может вызывать некоторые проблемы динамической характеристики драйвера, поскольку смещение объема воздуха драйвером требует наличия достаточных отверстий, обеспечивающих течение воздуха. Кроме того, такой субобъем спереди от басового динамика может вызывать нежелательные резонансы.If the woofer is covered, this can cause some driver dynamic response problems, since the displacement of air volume by the driver requires sufficient openings to allow air to flow. Also, this sub-volume in front of the bass driver can cause unwanted resonances.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Согласно изобретению, по меньшей мере некоторые из вышеупомянутых проблем решаются путем акустического присоединения резонаторов либо активного типа, либо реактивного типа, которые являются отдельными элементами литого корпуса, к субобъему НЧ драйвера, так что суммарный объем акустической системы остается минимально возможным. Предпочтительно указанные резонаторы располагаются по меньшей мере частично вокруг коаксиального элемента. Дополнительно задача изобретения заключается в улучшении динамической характеристики НЧ драйвера (-ов).According to the invention, at least some of the aforementioned problems are solved by acoustically attaching resonators of either active type or reactive type, which are separate elements of a molded body, to the woofer sub-volume, so that the total loudspeaker volume remains as small as possible. Preferably, said resonators are located at least partially around the coaxial element. An additional object of the invention is to improve the dynamic response of the bass driver(s).

Точнее, соответствующая изобретению акустическая система характеризуется тем, что сформулировано в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.More precisely, the acoustic system according to the invention is characterized by what is formulated in the characterizing part of paragraph 1 of the claims.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, акустическая система содержит по меньшей мере один резонатор, акустически связанный с указанным субобъемом, при этом резонатор настроен по меньшей мере на одну из нежелательных резонансных частот субобъема.In accordance with an embodiment of the invention, the speaker system comprises at least one resonator acoustically coupled to said sub-volume, the resonator being tuned to at least one of the unwanted resonant frequencies of the sub-volume.

Посредством настоящего изобретения достигаются значительные преимущества.Significant advantages are achieved by means of the present invention.

Согласно настоящему изобретению НЧ драйвер можно закрывать, и все же исключить проблемы, вызываемые резонансами субобъема НЧ драйвера. В некоторых вариантах осуществления изобретения подавление резонансов может происходить на множестве резонансных частот посредством множества резонаторов, настроенных на разные частоты.According to the present invention, the bass driver can be closed and still eliminate the problems caused by sub-volume resonances of the bass driver. In some embodiments of the invention, the suppression of resonances can occur at a plurality of resonant frequencies by means of a plurality of resonators tuned to different frequencies.

Согласно настоящему изобретению, вся фронтальная (лицевая) поверхность акустической системы может быть выполнена в виде сплошного волновода для средних и высоких частот без какого-либо нарушения резонансов субобъема басового динамика, и при этом суммарный объем акустической системы может быть сохранен минимально возможным. За счет указанной меры акустическая энергия в диапазоне частот 18-20000 Гц может быть точно направлена в одну «зону наилучшего восприятия», и, кроме того, остальная звуковая энергия распределяется по помещению, где происходит прослушивание, благодаря акустической системе, которая имеет форму единого волновода, так что сам корпус акустической системы не оказывает существенного влияния на частотную характеристику в других направлениях по сравнению с главным направлением.According to the present invention, the entire front (front) surface of the speaker system can be made in the form of a continuous waveguide for medium and high frequencies without any disturbance of the bass speaker sub-volume resonances, while the total volume of the speaker system can be kept as small as possible. Due to this measure, acoustic energy in the frequency range of 18-20000 Hz can be precisely directed to one “sweet spot”, and, in addition, the rest of the sound energy is distributed throughout the listening room, thanks to the acoustic system, which has the form of a single waveguide , so that the speaker cabinet itself does not significantly affect the frequency response in directions other than the main direction.

Другими словами, в традиционных акустических системах, в которых вся отражательная панель либо плоская, либо только частично искривлена в виде волновода, сигнал, излучаемый в иных направлениях кроме зоны наилучшего восприятия, будет отражаться от стен помещения неконтролируемым образом. Однако, в настоящем изобретении предложен корпус, благодаря которому звуковое давление оптимально распределено по всем направлениям, в силу чего и отражения от стен звучат естественно для уха слушателя.In other words, in traditional loudspeaker systems where the entire baffle is either flat or only partially curved like a waveguide, a signal radiated in directions other than the sweet spot will bounce off the room walls in an uncontrolled manner. However, the present invention proposes an enclosure that distributes sound pressure optimally in all directions, so that wall reflections sound natural to the listener's ear.

Поскольку резонатор является отдельным узлом, он может быть изготовлен из другого материала и по другой технологии, нежели литой корпус. Это облегчает изготовление более сложных компонентов, таких как криволинейные резонансные камеры или камеры спиральной формы. Кроме того, это позволяет производить иные виды резонаторов для других драйверов для того же самого корпуса акустической системы. Материал для изготовления резонатора можно также выбирать свободно от пластиков до материалов на основе дерева и даже металла.Since the resonator is a separate unit, it can be made from a different material and technology than the cast housing. This makes it easier to manufacture more complex components such as curved resonant chambers or helical chambers. In addition, this allows the production of different types of resonators for different drivers for the same speaker cabinet. The resonator material can also be freely chosen from plastics to wood-based materials and even metal.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Далее будут описаны определенные варианты осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:Certain embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which:

фиг. 1 представляет вид спереди акустической системы, отвечающей существующему уровню техники,fig. 1 is a front view of a prior art speaker system,

фиг. 2 представляет акустическую систему фиг. 1 в разрезе,fig. 2 represents the speaker system of FIG. 1 in section,

фиг. 3 представляет сечение фрагмента акустической системы фиг. 1,fig. 3 is a sectional view of a fragment of the speaker system of FIG. 1,

фиг. 4 представляет частотные характеристики камеры НЧ драйвера и соответствующих резонаторов в соответствии с существующим уровнем техники,fig. 4 represents the frequency response of the woofer chamber and associated resonators according to the state of the art,

фиг. 5 представляет сечение субобъема НЧ драйвера в соответствии с существующим уровнем техники,fig. 5 is a sectional view of a sub-volume of a low-frequency driver according to the state of the art,

фиг. 6 представляет сечение второго варианта субобъема НЧ драйвера в соответствии с существующим уровнем техники,fig. 6 is a cross-sectional view of the second version of the sub-volume of the woofer in accordance with the state of the art,

фиг. 7 представляет сечение третьего варианта субобъема НЧ драйвера в соответствии с существующим уровнем техники,fig. 7 is a sectional view of a third variant of the sub-volume of the woofer according to the state of the art,

фиг. 8а представляет вид спереди НЧ драйвера в соответствии с существующим уровнем техники,fig. 8a is a front view of a woofer according to the state of the art,

фиг. 8b представляет сечение А-А НЧ драйвера фиг. 7а,fig. 8b is an A-A section of the LF driver of FIG. 7a,

фиг. 9 представляет сечение третьего субобъема НЧ драйвера в соответствии с существующим уровнем техники,fig. 9 is a sectional view of the third sub-volume of the woofer according to the state of the art,

фиг. 10 представляет вид спереди акустической системы, соответствующей другому варианту осуществления и существующему уровню техники,fig. 10 is a front view of a speaker system according to another embodiment and the prior art,

фиг. 11 представляет сечение фрагмента акустической системы фиг. 9,fig. 11 is a sectional view of a fragment of the speaker system of FIG. 9,

фиг. 12 представляет вид спереди акустической системы, отвечающей существующему уровню техники,fig. 12 is a front view of a prior art speaker system,

фиг. 13 представляет вид комплекта акустических систем, соответствующих предпочтительному варианту осуществления и существующему уровню техники,fig. 13 is a view of a set of speakers according to the preferred embodiment and the state of the art,

фиг. 14 представляет сечение акустической системы, соответствующей предпочтительному варианту осуществления и существующему уровню техники,fig. 14 is a sectional view of a speaker system according to the preferred embodiment and the state of the art,

фиг. 15 изображает блок резонаторов, соответствующий настоящему изобретению,fig. 15 shows a resonator block according to the present invention,

фиг. 16 изображает соответствующий настоящему изобретению блок резонаторов, соединенный с передней частью корпуса внутри акустической системы,fig. 16 shows a resonator unit according to the present invention connected to the front of the cabinet inside a loudspeaker,

фиг. 17 представляет вид спереди акустической системы, соответствующей настоящему изобретению, где блок резонаторов изображен прерывистой линией,fig. 17 is a front view of a loudspeaker according to the present invention, with the resonator stack shown in dashed line,

фиг. 18 представляет вид спереди другой акустической системы, соответствующей настоящему изобретению, где блок резонаторов изображен прерывистой линией.fig. 18 is a front view of another speaker system in accordance with the present invention, with the resonator stack shown in broken lines.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Перечень используемых терминов:List of terms used:

1 Акустическая система1 Speaker system

2 Корпус2 Corps

3 Драйвер волновода, также коаксиальный драйвер или просто твитер3 Waveguide driver, also a coaxial driver or just a tweeter

4 Басовый динамик, низкочастотный (НЧ) драйвер, дополнительный драйвер4 Bass speaker, low frequency (LF) driver, additional driver

5 Переднее окно (отверстие) для НЧ драйвера; причем наружная кромка НЧ драйвера опирается на поверхность корпуса 2; при этом указанная кромка определяет плоскость края переднего окна5 Front window (hole) for bass driver; moreover, the outer edge of the bass driver rests on the surface of the housing 2; in this case, the specified edge determines the plane of the edge of the front window

6 Акустически селективно прозрачный слой6 Acoustically selective transparent layer

7 Опорная структура для акустически прозрачного слоя7 Support structure for the acoustically transparent layer

8 Объемный волновод; также фронтальная (лицевая) поверхность корпуса 2, излучающая основную акустическую энергию, являющаяся гладкой сплошной поверхностью с осесимметричными элементами вокруг центра драйвера 3 волновода8 Volumetric waveguide; also the front (front) surface of the body 2, which emits the main acoustic energy, which is a smooth continuous surface with axisymmetric elements around the center of the waveguide driver 3

9 Зона наилучшего восприятия для нескольких акустических систем9 Sweet spot for multiple speakers

10 Первая акустическая ось10 First acoustic axis

11 Вторая акустическая ось11 Second acoustic axis

12 Твитер; высокочастотный (ВЧ) драйвер12 Tweeter; high frequency (HF) driver

13 Среднечастотный (СЧ) драйвер13 Midrange (MF) driver

15 Передняя часть (стенка) корпуса; может также являться поверхностью волновода 8; фронтальная отражающая часть; передняя часть, излучающая основную акустическую энергию, включающая в себя поверхность 8 волновода, и содержащая плоскость 28 первой акустической оси 1015 Front part (wall) of the body; may also be the surface of the waveguide 8; frontal reflective part; the front part radiating the main acoustic energy, including the surface 8 of the waveguide, and containing the plane 28 of the first acoustic axis 10

B1 Полоса частот драйвера 3 волноводаB1 Bandwidth driver 3 waveguide

B2 Полоса часто несоосного драйвера 4B2 Band of often misaligned driver 4

С Частота разделения между полосами В1 и В2C Crossover frequency between bands B1 and B2

d Глубина полости панельного резонатораd Depth of the cavity of the panel resonator

20 Первая щель; также боковое отверстие, содержащее наружную кромку, определяющую плоскость первой щели на поверхности корпуса20 First slot; also a side opening containing an outer edge defining the plane of the first slot on the surface of the housing

21 Боковая часть (стенка) корпуса21 Side part (wall) of the body

22 Субобъем; также переднее пространство басового динамика, НЧ драйвера; часть внутреннего объема 2722 Subvolume; also front space bass speaker, woofer driver; part of the internal volume 27

W Ширина субобъемаW Sub volume width

L Длина субобъемаL Sub-volume length

23 Боковая стенка субобъема (переднего пространства), образующая разделитель между драйвером 4 и корпусом 2; касательная в середине боковой стенки 23 наклонена к плоскости 28 передней части 15 под углом отличным от нуля, типично под углом приблизительно 90°23 Side wall of the sub-volume (front space) forming a separator between driver 4 and housing 2; the tangent in the middle of the side wall 23 is inclined to the plane 28 of the front part 15 at an angle other than zero, typically at an angle of approximately 90°

25 Задняя часть корпуса; при этом плоскость, определяемая касательной к середине задней части 25, в типичном случае параллельна плоскости передней части 15. Согласно изобретению, плоскость задней части 25 может иметь различные углы25 Rear case; while the plane defined by the tangent to the middle of the rear part 25 is typically parallel to the plane of the front part 15. According to the invention, the plane of the rear part 25 can have various angles

26 Наружный объем; наружная среда26 Outer volume; outdoor environment

27 Внутренний объем корпуса 227 Internal volume of housing 2

28 Плоскость передней части28 Front plane

29 Плоскость боковой части 21; определена касательной середины данной части29 Plane of the side part 21; defined by the tangent of the midpoint of the given part

30 Плоскость задней части 25; определена касательной середины данной части30 Rear plane 25; defined by the tangent of the midpoint of the given part

31 Плоскость переднего окна 531 Front window plane 5

32 Плоскость первой щели 20; плоскость 31 переднего окна 5 и плоскость 32 любой из первых щелей 20 образуют угол α больший 0°, предпочтительно больший 45°, когда первая щель 20 расположена не на задней части 2532 The plane of the first slot 20; the plane 31 of the front window 5 and the plane 32 of either of the first slots 20 form an angle α greater than 0°, preferably greater than 45°, when the first slot 20 is not located on the rear portion 25

33 Разделитель - деталь между НЧ драйвером и передней частью 15; либо неотъемлемая часть корпуса, либо отдельный элемент33 Separator - detail between the woofer and the front part 15; either an integral part of the body or a separate element

34 Отверстие для возврата акустического излучения в области низких частот34 Hole for the return of acoustic radiation in the low-frequency region

α Угол между плоскостью 31 переднего окна 5 и плоскостью 32 первой щели 20α Angle between the plane 31 of the front window 5 and the plane 32 of the first slot 20

40 Резонатор40 Resonator

40' Субрезонатор40' Sub-resonator

41 Звукопоглощающий материал резонатора41 Sound-absorbing material of the resonator

43 Частотная характеристика субобъема43 Sub-volume frequency response

44 Частотная характеристика резонатора44 Resonator frequency response

f₀ Резонансная частотаf ₀ Resonance frequency

45 Отверстие или горловина резонатора Гельмгольца45 Hole or neck of a Helmholtz resonator

46 Камера (полость) резонатора или резонатора Гельмгольца46 Chamber (cavity) of the resonator or Helmholtz resonator

47 Накладка НЧ драйвера47 Bass driver overlay

48 Короткие трубы48 Short pipes

50 Панель панельного резонатора50 Panel resonator

51 Блок резонаторов51 Resonator block

52 Крепежная проушина52 Mounting eye

Согласно фиг. 1, акустическая система, которая соответствует существующему уровню техники, и которая может быть по меньшей мере частично использована в связи с настоящим изобретением, включает в себя коаксиальный драйвер 3 волновода, состоящий из твитера 12 и окружающего его СЧ драйвера 13. Коаксиальный драйвер 3 расположен в центре поверхности 8 объемного волновода, также фронтальной (лицевой) поверхности корпуса 2. Указанный корпус 2 обычно выполнен из литого металла, предпочтительно алюминия. В качестве материала для корпуса также могут быть использованы и другие материалы, поддающиеся литью или штамповке, такие как λ-сплав (англ. λtic combination).According to FIG. 1, a speaker system that is in accordance with the prior art, and that can be at least partially used in connection with the present invention, includes a coaxial waveguide driver 3, consisting of a tweeter 12 and a midrange driver 13 surrounding it. The coaxial driver 3 is located in the center of the surface 8 of the bulk waveguide, also the front (front) surface of the housing 2. The specified housing 2 is usually made of cast metal, preferably aluminum. Other materials that can be cast or stamped, such as λ-alloy (λtic combination) can also be used as a material for the body.

Поверхность 8 волновода излучает основную акустическую энергию драйвера 3. Волновод 8 обладает гладкой непрерывной поверхностью с осесимметричными элементами, вокруг центра драйвера 3 волновода. Симметрично с обеих сторон драйвера 3 волновода внутри корпуса 2 расположены два НЧ драйвера 4 и узкие щели (прорези) 20, причем первые щели образованы сразу позади поверхности волновода для НЧ драйверов 4, чтобы выпускать акустическую энергию наружу из корпуса 2. Первые щели 20 в данном варианте осуществления находятся на узких передних сторонах корпуса 2, при этом указанные щели частично видны с направления прослушивания акустики. Другими словами, первая щель 20 представляет собой прорезь U-образной формы.The waveguide surface 8 radiates the main acoustic energy of the driver 3. The waveguide 8 has a smooth continuous surface with axisymmetric elements around the center of the waveguide driver 3. Symmetrically on both sides of the waveguide driver 3 inside the housing 2 are two LF drivers 4 and narrow slots (slots) 20, the first slots being formed just behind the surface of the waveguide for the LF drivers 4 to release acoustic energy outward from the housing 2. The first slots 20 in this embodiment, they are located on the narrow front sides of the housing 2, while these slots are partially visible from the direction of listening to the acoustics. In other words, the first slot 20 is a U-shaped slot.

Прерывистой линией показаны НЧ драйверы 4, а также контуры субобъемов 22 НЧ драйверов и резонаторы 40, соединенные с субобъемом 22 НЧ драйверов. Функция резонаторов 40 заключается в подавлении резонансов субобъема 22 НЧ драйвера. Указанные резонаторы 40 расположены частично позади коаксиального драйвера 3, при этом у каждого субобъема 22 имеются два резонатора на обеих сторонах коаксиального драйвера 3. Субобъем 22 имеет ширину W и высоту Н, так что отношении W/H составляет приблизительно 1,8, а типично лежит в интервале 1,0-5. Резонаторы 40 обычно представляют собой одно целое с корпусом.The dashed line shows the bass drivers 4, as well as the contours of the sub-volumes 22 of the bass drivers and the resonators 40 connected to the sub-volume 22 of the bass drivers. The function of the resonators 40 is to suppress the resonances of the subvolume 22 of the low frequency driver. Said resonators 40 are positioned partially behind the coaxial driver 3, with each sub-volume 22 having two resonators on both sides of the coaxial driver 3. The sub-volume 22 has a width W and a height H such that the W/H ratio is approximately 1.8 and typically lies in the range of 1.0-5. The resonators 40 are usually integral with the housing.

Размеры резонаторов таковы, что самый протяженный размер, в данном случае длина L, равна λ/4 или как вариант λ/2 той длины волны, которая должна быть подавлена. Другими словами, если у субобъема 22 имеется нежелательный резонанс на длине волны λ, то резонатор должен иметь длину λ/4. В частотной области это означает, что на резонансной частоте f₀ λ=v/f₀, где v - скорость звука. В предпочтительном варианте резонатор заполняют звукопоглощающим материалом 41, например полиэфирсульфоновой (PES) ватой, пеноматериалом с открытыми порами (пенопластом), стекловатой, минеральной шерстью, войлоком или иным волокнистым материалом, пористым материалом или материалом с открытыми порами, или, как вариант, любым сплошным материалом, который изготовлен на месте указанного объема, так что данный материал обладает структурой с открытыми порами или волокнами, размер которых в объемной области составляет от 1 мкм до 1 мм.The dimensions of the resonators are such that the longest dimension, in this case the length L, is equal to λ/4 or alternatively λ/2 of the wavelength to be suppressed. In other words, if the subvolume 22 has an undesirable resonance at wavelength λ, then the resonator should have a length of λ/4. In the frequency domain, this means that at the resonant frequency f ₀ λ=v/f ₀ , where v is the speed of sound. Preferably, the resonator is filled with a sound-absorbing material 41, such as polyethersulfone (PES) wool, open-cell foam (styrofoam), glass wool, rock wool, felt or other fibrous material, porous or open-cell material, or alternatively any solid a material that is made in place of a specified volume, so that this material has an open-pore structure or fibers, the size of which in the volume region is from 1 μm to 1 mm.

Согласно фиг. 2, резонаторы 40 могут также быть расположены по меньшей мере частично позади коаксиального драйвера 3.According to FIG. 2, the resonators 40 may also be located at least partially behind the coaxial driver 3.

Согласно фиг. 2 и фиг. 3, два НЧ драйвера 4, расположенные симметрично вокруг коаксиального драйвера, образуют эквивалентный большой НЧ драйвер, излучающий вдоль той же акустической оси 10 через щели 20, что и драйвер 3 волновода, несмотря на то, что у НЧ драйверов имеется своя собственная акустическая ось 11.According to FIG. 2 and FIG. 3, two LF drivers 4 arranged symmetrically around the coaxial driver form an equivalent large LF driver radiating along the same acoustic axis 10 through slots 20 as the waveguide driver 3, despite the fact that the LF drivers have their own acoustic axis 11 .

Другими словами, акустическая система 1 содержит первый драйвер 3, выполненный с возможностью излучения в первой частотной полосе В1 с соответствующей первой акустической осью 10, и второй драйвер 4, выполненный с возможностью излучения во второй частотной полосе В2, которая отличается от первой частотной полосы В1, но может перекрывать первую частотную полосу В1 в переходной области, при этом второй частотной полосе В2 соответствует вторая акустическая ось 11. Корпус 2 заключает в себе указанные драйверы 3 и 4, и содержит объемный волновод 8, расположенный на фронтальной поверхности корпуса 2, и вокруг драйвера 3.In other words, the acoustic system 1 comprises a first driver 3 capable of emitting in a first frequency band B1 with a corresponding first acoustic axis 10, and a second driver 4 capable of emitting in a second frequency band B2, which is different from the first frequency band B1, but it can overlap the first frequency band B1 in the transition region, while the second frequency band B2 corresponds to the second acoustic axis 11. The housing 2 includes the said drivers 3 and 4, and contains a volumetric waveguide 8 located on the front surface of the housing 2 and around the driver 3.

Как говорилось выше, вторые акустические оси 11 индивидуальных НЧ драйверов не совпадают с первой акустической осью 10, однако результирующая ось множества симметричных НЧ драйверов, работающих совместно, (эквивалентного НЧ драйвера) совпадает с акустической осью коаксиального драйвера, т.е. драйвера 3 волновода. Однако, указанная симметрия не требуется для всех вариантов осуществления изобретения. Оси 10 и 11 могут быть параллельными и непараллельными.As mentioned above, the second acoustic axes of the individual LF drivers 11 do not coincide with the first acoustic axis 10, however, the resulting axis of the plurality of symmetrical LF drivers working together (the equivalent LF driver) coincides with the acoustic axis of the coaxial driver, i.e. driver 3 waveguides. However, this symmetry is not required for all embodiments of the invention. Axes 10 and 11 may be parallel or non-parallel.

Согласно фиг. 2 и фиг. 3, НЧ драйвер 4 расположен внутри корпуса 2 так, что субобъем 22 образован спереди НЧ драйвера 4 и ограничен самим НЧ драйвером 4 и боковыми стенками 23. Резонатор 40 акустически связан с субобъемом 22. Внутри резонатора 40 может быть использован подходящий звукопоглощающий материал 41, чтобы дополнительно ослабить нежелательные частоты.According to FIG. 2 and FIG. 3, the woofer 4 is positioned within the cabinet 2 such that a sub-volume 22 is formed in front of the woofer 4 and is bounded by the woofer 4 itself and the side walls 23. The resonator 40 is acoustically coupled to the sub-volume 22. A suitable sound-absorbing material 41 may be used inside the resonator 40 to further attenuate unwanted frequencies.

Боковые стенки 33 субобъема (фронтального пространства) 22 образуют разделитель между драйвером 4 и корпусом 2, изолирующий субобъем 22 от остального внутреннего объема 27 корпуса 2. Более конкретно, внутренний объем 27 ограничен стенками корпуса 2, а именно, передней частью 15, боковыми частями 21 и задней частью 25.The side walls 33 of the sub-volume (frontal space) 22 form a separator between the driver 4 and the housing 2, insulating the sub-volume 22 from the rest of the internal volume 27 of the housing 2. More specifically, the internal volume 27 is limited by the walls of the housing 2, namely, the front part 15, the side parts 21 and back 25.

В типичном варианте первые щели 20 направлены, по существу, ортогонально первой и второй акустическим осям 10, 11, предпочтительно под углом в диапазоне 60-120° относительно указанных осей. Однако, когда первые щели 20 проведены к задней части 25 корпуса 2, например, посредством каналов, разность между направлением первых щелей 20 и осями 10 и 11 может составлять даже 180°.Typically, the first slots 20 are directed substantially orthogonally to the first and second acoustic axes 10, 11, preferably at an angle in the range of 60-120° with respect to said axes. However, when the first slots 20 are led towards the rear part 25 of the body 2, for example by means of channels, the difference between the direction of the first slots 20 and the axes 10 and 11 can even be 180°.

Общая площадь первых щелей 20 является важной характеристикой, поэтому, для каждого НЧ драйвера 4 может быть предусмотрена лишь одна первая щель 20, как представлено на фигурах, или может быть сформировано множество первых щелей 20 подобно решетке в области, соответствующей одной единственной щели.The total area of the first slots 20 is an important characteristic, therefore, for each bass driver 4, only one first slot 20 may be provided, as shown in the figures, or a plurality of first slots 20 may be formed like a grid in the area corresponding to one single slot.

Первые щели 20 не должны нарушать поверхность объемного волновода 8, и следовательно их предпочтительно располагать на боковых частях 21 корпуса 2. Естественно, указанные первые щели 20 могут быть проведены к задней части 25 корпуса 2 посредством подходящих труб или каналов (не показаны). Другими словами, первые щели 20 образуют проходы для воздуха к областям, находящимся снаружи от объемного волновода 8 передней части 15 корпуса 2.The first slots 20 must not interfere with the surface of the bulk waveguide 8 and are therefore preferably located on the side portions 21 of the housing 2. Naturally, said first slots 20 may be led to the rear portion 25 of the housing 2 by means of suitable pipes or channels (not shown). In other words, the first slots 20 form passages for air to areas outside the volumetric waveguide 8 of the front part 15 of the housing 2.

График на фиг. 4 изображает частотную характеристику субобъема 22 НЧ драйвера 4 (сплошная линия) с одним резонансом на частоте f₀, и соответствующую частотную характеристику резонатора 40, акустически связанного с субобъемом 22, (прерывистая линия), когда резонатор 40 компенсирует нежелательный резонанс субобъема 22.The graph in Fig. 4 shows the frequency response of the sub-volume 22 of the LF driver 4 (solid line) with one resonance at frequency f ₀ , and the corresponding frequency response of the resonator 40 acoustically coupled to the sub-volume 22 (dashed line) as the resonator 40 compensates for the unwanted resonance of the sub-volume 22.

На фиг. 5 изображен другой вариант осуществления изобретения с двумя резистивными (англ. resistive) резонаторами 40 различной длины L для двух нежелательных частот субобъема. Также, один или два резистивных широкополосных резонатора могут быть использованы с предпочтительным заполнением звукопоглощающим материалом. В данном случае механические размеры (длина, ширина и глубина) полости резонатора определяют частоту или частоты настройки резонатора.In FIG. 5 shows another embodiment of the invention with two resistive resonators 40 of different length L for two unwanted sub-volume frequencies. Also, one or two resistive broadband resonators can be used with the preferred filling of sound absorbing material. In this case, the mechanical dimensions (length, width, and depth) of the resonator cavity determine the resonator tuning frequency or frequencies.

На фиг. 6 изображен иной вариант осуществления изобретения с одним реактивным (англ. reactive) резонатором 40 Гельмгольца. Вообще реактивные резонаторы обладают высокой добротностью и являются очень эффективными узкополосными резонаторами. Также, в одном субобъеме 22 может быть установлено несколько резонаторов такого типа, если имеются несколько острых нежелательных резонансов. Резонатор такого типа также настраивают на нежелательную частоту или частоты f₀. Размеры резонатора Гельмгольца выбирают следующим образом.In FIG. 6 shows another embodiment of the invention with one reactive Helmholtz resonator 40. In general, reactive resonators have a high quality factor and are very efficient narrow band resonators. Also, several resonators of this type can be installed in one sub-volume 22 if there are several sharp unwanted resonances. This type of resonator is also tuned to an unwanted frequency or frequencies f ₀ . The dimensions of the Helmholtz resonator are chosen as follows.

Резонанс возникает как результат действия горловины резонатора 40, которая содержит акустическую массу воздуха, и последовательного резонансного контура, создаваемого акустической сжимаемостью объема воздуха камеры резонатора. Вблизи частоты резонанса резонатор Гельмгольца ослабляет нежелательный резонанс субобъема 22. При расчете системы «горловина-камера» резонатора 40 можно исходить из объема воздуха в камере резонатора, а также диаметра горловины и ее длиныThe resonance occurs as a result of the action of the resonator throat 40, which contains the acoustic mass of air, and the series resonant circuit created by the acoustic compressibility of the air volume of the resonator chamber. Near the resonance frequency, the Helmholtz resonator attenuates the unwanted resonance of the subvolume 22. When calculating the "throat-chamber" system of the resonator 40, one can proceed from the volume of air in the resonator chamber, as well as the diameter of the neck and its length

где f₀ - частота резонанса, с - скорость звука, А - площадь поперечного сечения горловины, L - длина горловины, и V - объем камеры.where f ₀ is the resonance frequency, c is the speed of sound, A is the cross-sectional area of the throat, L is the length of the throat, and V is the volume of the chamber.

На фиг. 7 изображен еще один вариант осуществления изобретения, в котором в качестве резонатора использован один реактивный панельный резонатор. Размеры данного варианта осуществления определяются следующим образом, исходя из массы панели 50, приходящейся на единицу площади панели, и глубины d камерыIn FIG. 7 shows another embodiment of the invention, in which a single reactive panel resonator is used as a resonator. The dimensions of this embodiment are determined as follows, based on the mass of the panel 50 per unit area of the panel and the depth d of the chamber

Резонансная частота f панели резонатора / поглощающей мембраны определяется следующим образом:The resonant frequency f of the resonator panel/absorbing membrane is determined as follows:

где m - акустическая масса на единицу площади панели 50 (кг/м²),where m is the acoustic mass per unit area of the panel 50 (kg/m ² ),

d - глубина камеры.d - chamber depth.

Предполагается, что жесткостью крепления мембраны можно пренебречь.It is assumed that the rigidity of the membrane fastening can be neglected.

На фиг. 8а представлен вид сверху НЧ драйвера 4, содержащего плоскую накладку 47 и короткие трубы 48, также образующие резонатор Гельмгольца, при этом трубы играют роль горловин, а объем между накладкой и конусом драйвера образует объем резонатора. На фиг. 8b данное решение представлено в виде поперечного сечения А-А. Принцип настройки такой же, как и на фиг. 5 и 6.In FIG. 8a shows a top view of the low-frequency driver 4, containing a flat pad 47 and short tubes 48, also forming a Helmholtz resonator, while the tubes play the role of necks, and the volume between the pad and the driver cone forms the volume of the resonator. In FIG. 8b this solution is shown as a cross section A-A. The setting principle is the same as in Fig. 5 and 6.

На фиг. 9 представлено другое техническое решение, в котором резонатор 40 образован между фронтальной отражательной частью 15 и субобъемом 22 НЧ драйвера. Резонатор может быть либо резистивного типа без участка горловины, либо реактивного типа, если проход в субобъем 22 выполнен в виде трубы. Принцип настройки такой же, как и на предыдущих фигурах.In FIG. 9 shows another technical solution, in which the resonator 40 is formed between the frontal reflective part 15 and the sub-volume 22 of the low-frequency driver. The resonator may be either of the resistive type without a neck portion, or of the reactive type if the passage to the sub-volume 22 is in the form of a tube. The setting principle is the same as in the previous figures.

В соответствии с настоящим изобретением, типичная акустическая система действует согласно хорошо известному принципу фазоинвертора (англ. bass reflex), при котором НЧ драйвер 4 настраивают в резонанс при участии сжимаемости объема 27 воздуха, содержащегося в корпусе, и объема воздуха, содержащегося внутри порта 34, показанного на фиг. 2.In accordance with the present invention, a typical loudspeaker system operates according to the well-known bass reflex principle, in which the bass driver 4 is tuned into resonance with the participation of the compressibility of the air volume 27 contained in the cabinet, and the air volume contained inside the port 34, shown in FIG. 2.

Один вариант осуществления акустической системы, отвечающий существующему уровню техники, который может быть использован по меньшей мере частично вместе с настоящим изобретением (фиг. 10, 11) может быть также описан следующим образом.One embodiment of a prior art speaker system that can be used at least in part in conjunction with the present invention (FIGS. 10, 11) can also be described as follows.

Акустическая система 1 содержит корпус 2, который определяет внутренний объем 27, и включает в себя фронтальную отражательную часть 15 (переднюю часть), содержащую переднее окно 5 для обеспечения движения воздуха между внутренним объемом 27 корпуса 2 и наружной средой 26, и боковую часть 21, проходящую назад от периферии отражательной части 15. Боковая часть 21 образует боковые стенки корпуса 2. Корпус дополнительно содержит заднюю часть 25, которая в типичном случае практически параллельна фронтальной отражательной части 15, и образует заднюю сторону корпуса 2. Акустическая система 1 дополнительно содержит драйвер 4, прикрепленный к корпусу 2 так, что драйвер 4 расположен на расстоянии от отражательной части 15, образуя внутри корпуса 2 субобъем 22, так что субобъем 22 образован между драйвером 4 и отражательной частью 15 за счет разделителя 33, при этом указанное переднее окно 5 действует как передний проход между субобъемом 22 и объемом 26 воздуха снаружи корпуса 2. В соответствии с данным вариантом осуществления изобретения, первая щель 20 в корпусе 2 образована либо в боковой части 21, либо в задней части 25 с целью соединения друг с другом субобъема 22 и наружного объема 26.The speaker system 1 includes a cabinet 2 that defines an interior volume 27 and includes a frontal reflective portion 15 (front portion) containing a front window 5 for allowing air to move between the interior volume 27 of the cabinet 2 and the outside environment 26, and a side portion 21, extending rearward from the periphery of the reflective portion 15. The side portion 21 forms the side walls of the cabinet 2. The cabinet further comprises a rear portion 25, which is typically substantially parallel to the front reflective portion 15, and forms the rear side of the cabinet 2. The speaker system 1 further comprises a driver 4, attached to the body 2 so that the driver 4 is located at a distance from the reflective part 15, forming a sub-volume 22 inside the body 2, so that the sub-volume 22 is formed between the driver 4 and the reflective part 15 due to the separator 33, while the specified front window 5 acts as a front a passageway between the sub-volume 22 and the air volume 26 outside the housing 2. In accordance with this embodiment of the invention, the first slot 20 in the housing 2 is formed either in the side part 21 or in the rear part 25 for the purpose of connecting the sub-volume 22 and the outer volume 26 to each other .

Согласно одному варианту осуществления изобретения, показанному на фиг. 10, два НЧ драйвера 4 расположены на обеих сторонах драйвера 3 волновода внутри корпуса 2, и также для НЧ драйверов 4 сформированы надлежащие окна (отверстия) 5 для выпуска акустической энергии наружу из корпуса 2.According to one embodiment of the invention shown in FIG. 10, two woofer drivers 4 are located on both sides of the waveguide driver 3 inside the case 2, and also appropriate windows (holes) 5 are formed for the woofers 4 to release the acoustic energy out of the case 2.

Согласно фиг. 11, окна 5 покрыты акустически прозрачным слоем 6, который образует часть поверхности волновода 8. Если необходимо, указанный акустически прозрачный слой 6 может опираться на расположенные ниже несущие планки 7. НЧ драйвер 4 в типичном случае расположен на расстоянии от акустически прозрачного слоя 6.According to FIG. 11, the windows 5 are covered with an acoustically transparent layer 6 which forms part of the surface of the waveguide 8. If necessary, said acoustically transparent layer 6 can rest on the underlying support bars 7. The low-frequency driver 4 is typically located at a distance from the acoustically transparent layer 6.

Согласно фиг. 10, два НЧ драйвера 4 образуют эквивалентный большой НЧ драйвер, излучающий по существу вдоль той же акустической оси 10, что и драйвер 3 волновода, несмотря на то, что у указанных НЧ драйверов имеются свои собственные акустические оси 11.According to FIG. 10, the two LF drivers 4 form an equivalent large LF driver radiating essentially along the same acoustic axis 10 as the waveguide driver 3, despite the fact that said LF drivers have their own acoustic axes 11.

Другими словами, акустическая система 1 содержит первый драйвер 3, выполненный с возможностью излучения в первой частотной полосе В1 с соответствующей первой акустической осью 10, и второй драйвер 4, выполненный с возможностью излучения во второй частотной полосе В2, которая отличается от первой частотной полосы В1, но может перекрывать первую частотную полосу В1 в переходной области, при этом второй частотной полосе В2 соответствует вторая акустическая ось 11. Корпус 2 заключает в себе указанные драйверы 3 и 4, и содержит объемный волновод 8, расположенный на фронтальной поверхности корпуса 2, и вокруг первого драйвера 3. Объемный волновод 8 содержит акустически селективно прозрачный слой 6, который акустически является по существу отражающим для звуковых волн первой частотной полосы В1, распространяющихся под углом к первой акустической оси 10, и по существу прозрачным для звуковых волн второй частотной полосы В2, распространяющихся в направлении второй акустической оси сквозь слой 6 волновода, при этом второй драйвер 4 расположен внутри корпуса 2 позади акустически селективно прозрачного слоя 6.In other words, the acoustic system 1 comprises a first driver 3 capable of emitting in a first frequency band B1 with a corresponding first acoustic axis 10, and a second driver 4 capable of emitting in a second frequency band B2, which is different from the first frequency band B1, but it can overlap the first frequency band B1 in the transition region, while the second frequency band B2 corresponds to the second acoustic axis 11. The housing 2 includes these drivers 3 and 4, and contains a volumetric waveguide 8 located on the front surface of the housing 2, and around the first driver 3. Volumetric waveguide 8 contains an acoustically selectively transparent layer 6, which is acoustically essentially reflective for sound waves of the first frequency band B1 propagating at an angle to the first acoustic axis 10, and essentially transparent for sound waves of the second frequency band B2 propagating in direction of the second acoustic axis through the layer 6 of the waveguide, while the second driver 4 is located inside the housing 2 behind the acoustically selectively transparent layer 6.

Как говорилось выше, вторые акустические оси 11 индивидуальных НЧ драйверов не совпадают с первой акустической осью 10, однако результирующая ось множества НЧ драйверов, работающих вместе (ось эквивалентного НЧ драйвера), совпадает с акустической осью коаксиального драйвера - драйвера 3 волновода. Однако такая симметрия не требуется для всех вариантов осуществления изобретения. Оси 10 и 11 могут быть параллельными и непараллельными.As mentioned above, the second acoustic axis 11 of the individual LF drivers do not coincide with the first acoustic axis 10, however, the resulting axis of the plurality of LF drivers working together (the axis of the equivalent LF driver) coincides with the acoustic axis of the coaxial driver - waveguide driver 3. However, such symmetry is not required for all embodiments of the invention. Axes 10 and 11 may be parallel or non-parallel.

Согласно фиг. 10 и 11, НЧ драйвер 4 расположен внутри корпуса 2 так, что спереди НЧ драйвера 4 образован субобъем 22, который ограничен самим НЧ драйвером 4, боковыми стенками 23, и акустически селективно прозрачным слоем 6. С субобъемом 22 связан резонатор 40, который настраивают на нежелательные частоты, создаваемые субобъемом 22. Резонатор 40 может быть либо резистивного типа, либо реактивного типа. При резонаторе резистивного типа характеристики подавления частот являются широкополосными. Другими словами, провал характеристики вокруг центральной частоты f₀, создаваемый активным резонатором, не столь острый по сравнению с реактивными резонаторами. Боковые стенки 33 субобъема 22 (переднего пространства) образуют разделитель между драйвером 4 и корпусом 2, изолирующий субобъем 22 от остального внутреннего объема 27 корпуса 2. Более конкретно, внутренний объем 27 ограничен стенками корпуса 2, а именно, передней частью 15, боковыми частями 21 и задней частью 25.According to FIG. 10 and 11, the bass driver 4 is located inside the housing 2 so that in front of the bass driver 4 a sub-volume 22 is formed, which is limited by the bass driver 4 itself, the side walls 23, and the acoustically selectively transparent layer 6. A resonator 40 is connected to the sub-volume 22, which is tuned to unwanted frequencies produced by sub-volume 22. Resonator 40 may be either a resistive type or a reactive type. With a resistive type resonator, the frequency suppression characteristics are broadband. In other words, the dip around the center frequency f ₀ created by an active resonator is not as sharp as with reactive resonators. The side walls 33 of the sub-volume 22 (front space) form a separator between the driver 4 and the housing 2, insulating the sub-volume 22 from the rest of the internal volume 27 of the housing 2. More specifically, the internal volume 27 is limited by the walls of the housing 2, namely, the front part 15, the side parts 21 and back 25.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения, указанный акустически селективно прозрачный слой 6 может быть заменен решеткой, обеспечивающей механическую защиту, которая в данном случае ограничивает субобъем, также как и внутренний объем 27. В предпочтительном случае, в целях оптимизации работы НЧ драйвера 4, первые щели 20 сформированы в боковых стенках 33 субобъема 22, и направлены к боковым частям 21 корпуса 2. Без указанных первых щелей 20 характеристика НЧ драйвера 4 может быть нарушена. Первые щели 20 могут быть расположены на любой из боковых частей 21, например, на коротких боковых частях 21, как показано на чертежах, или в другом варианте на длинных боковых частях 21.According to some embodiments of the invention, said acoustically selectively transparent layer 6 can be replaced by a grating that provides mechanical protection, which in this case limits the sub-volume as well as the internal volume 27. Preferably, in order to optimize the operation of the bass driver 4, the first slots 20 formed in the side walls 33 of the sub-volume 22, and directed towards the side portions 21 of the body 2. Without said first slots 20, the performance of the bass driver 4 may be impaired. The first slots 20 can be located on any of the side parts 21, for example, on the short side parts 21, as shown in the drawings, or alternatively on the long side parts 21.

Площадь указанных первых щелей 20 типично составляет 5-50% площади окон 5 для НЧ драйвера 4, а оптимально - 10-20% площади окон 5 для НЧ драйвера 4. Суммарная площадь первых щелей 20 является важной характеристикой, поэтому первые щели 20 могут быть представлены только одной единственной первой щелью 20 для каждого НЧ драйвера 4, как показано на чертежах, или могут быть составлены из нескольких первых щелей 20 подобно решетке с площадью, соответствующей одной единственной щели.The area of these first slots 20 is typically 5-50% of the area of windows 5 for LF driver 4, and optimally 10-20% of the area of windows 5 for LF driver 4. The total area of the first slots 20 is an important characteristic, so the first slots 20 can be represented only one single first slot 20 for each bass driver 4 as shown in the drawings, or may be composed of several first slots 20 like a grating with an area corresponding to one single slot.

Первые щели 20 не должны мешать работе поверхности объемного волновода 8, и поэтому их предпочтительно располагать на боковых частях 21 корпуса 2. Естественно указанные первые щели 20 могут быть проведены к задней части 25 корпуса 2 посредством надлежащих труб или каналов (не показаны). Другими словами, первые щели 20 образуют для воздуха проходы к областям снаружи объемного волновода 8 передней части 15 корпуса 2.The first slots 20 should not interfere with the surface of the bulk waveguide 8 and are therefore preferably located on the side portions 21 of the housing 2. Naturally, said first slots 20 may be led to the rear portion 25 of the housing 2 through appropriate pipes or channels (not shown). In other words, the first slots 20 form passages for air to areas outside the volumetric waveguide 8 of the front part 15 of the body 2.

В типичном варианте второй драйвер 4 расположен внутри корпуса 2 позади акустически селективно прозрачного слоя 6 на расстоянии от последнего, так что внутри корпуса 2 сформирован субобъем 22, и отделен от внутреннего объема 27 посредством драйвера 4 и боковых стенок 23, выполненных в качестве разделителя между драйвером 4 и передней частью 15 корпуса 2.In a typical embodiment, the second driver 4 is located inside the housing 2 behind the acoustically selectively transparent layer 6 at a distance from the latter, so that a sub-volume 22 is formed inside the housing 2, and is separated from the internal volume 27 by means of the driver 4 and side walls 23, made as a separator between the driver 4 and front part 15 of body 2.

Что касается акустически селективно прозрачного слоя 6, то выражение «по существу отражающий» означает отражение или поглощение по меньшей мере 50-100% акустической энергии, а предпочтительно отражение или поглощение в интервале 80-100%.With regard to the acoustically selectively transparent layer 6, the expression "substantially reflective" means reflecting or absorbing at least 50-100% of the acoustic energy, and preferably reflecting or absorbing in the range of 80-100%.

Аналогично, выражение «по существу прозрачный» означает пропускание по меньшей мере 50-100% акустической энергии, а предпочтительно пропускание в интервале 80-100%/Similarly, the expression "essentially transparent" means the transmission of at least 50-100% of acoustic energy, and preferably transmission in the range of 80-100% /

Ниже будут представлены дополнительные предпочтительные характеристики акустически селективно прозрачного слоя 6.Further preferred characteristics of the acoustically selectively transparent layer 6 will be presented below.

Предпочтительная толщина слоя 6:Preferred layer thickness 6:

• для войлока приблизительно 1-5 мм,• for felt approx. 1-5 mm,

• для пенопласта с открытыми порами приблизительно 1-20 мм, при диаметре пор менее 1 мм,• for foam with open pores approximately 1-20 mm, with a pore diameter of less than 1 mm,

• возможно использование тонкой ткани как таковой, или как части слоя 6.• it is possible to use thin fabric as such, or as part of layer 6.

Слой 6 должен ослаблять акустическое излучение драйвера 3 волновода, в типичном случае на частотах выше 600 Гц.Layer 6 must attenuate the acoustic radiation of the waveguide driver 3, typically at frequencies above 600 Hz.

Другими словами, слой 6 должен обладать акустическим импедансом (или поглощением), зависящим от частоты, следовательно слой 6 должен работать в качестве акустического фильтра следующим образом:In other words, layer 6 must have an acoustic impedance (or absorption) that is frequency dependent, so layer 6 must act as an acoustic filter as follows:

как фильтр низких частот, когда через него проходит звук от НЧ драйвера 4,

as a low-pass filter, when sound from low-pass driver 4 passes through it,

как ослабитель (за счет вихревого движения или поглощения с высокими потерями) для высоких частот, излучаемых драйвером 3 волновода, который дает сильное отражение акустических волн на средних и высоких частотах,

as an attenuator (due to vortex motion or high loss absorption) for high frequencies emitted by the waveguide driver 3, which gives a strong reflection of acoustic waves at medium and high frequencies,

как сильный отражатель для высоких частот, излучаемых драйвером 3.

as a strong reflector for the high frequencies emitted by the driver 3.

Слой 6 предпочтительно должен содержать отверстия или поры или их сочетание при следующих характеристиках:Layer 6 should preferably contain holes or pores, or a combination thereof, with the following characteristics:

если используется одиночный слой 6, то отверстия должны иметь диаметр меньше 1 мм,

if a single layer 6 is used, the holes must have a diameter of less than 1 mm,

если применяется ряд слоев 6, то могут быть использованы отверстия диаметром меньше 1 мм,

if a series of layers 6 is used, then holes with a diameter of less than 1 mm can be used,

также, если применяется ряд слоев 6, то могут быть использованы отверстия диаметром больше 1 мм (испытания еще не проводились),

also, if a series of layers 6 is used, holes larger than 1 mm in diameter can be used (tests not yet carried out),

можно использовать материалы с микроструктурой подобной войлоку или пластику с открытыми порами.

it is possible to use materials with a microstructure similar to felt or plastic with open pores.

Идеальный материал для слоя 6 должен обладать следующими свойствами:The ideal material for layer 6 should have the following properties:

должен быть газопроницаемым (пористым),

must be gas-permeable (porous),

должен демонстрировать низкие акустические потери вплоть до частоты С разделения (НЧ драйвер 4),

must exhibit low acoustic loss up to the C crossover frequency (LF driver 4),

должен иметь высокий акустический коэффициент отражения на частотах немного выше частоты С разделения.

should have a high acoustic reflectance at frequencies slightly above the C crossover frequency.

Известные материалы, удовлетворяющие вышеприведенным критериям:Known materials that meet the above criteria:

• войлок толщиной приблизительно 1-5 мм,• felt about 1-5 mm thick,

• пенопласт толщиной приблизительно 1-20 мм и диаметром открытых пор менее 1 мм.• Styrofoam with a thickness of approximately 1-20 mm and an open cell diameter of less than 1 mm.

Слой 6 может покрывать лицевую часть акустической системы (за исключением твитера 12) или только окна 5.Layer 6 may cover the face of the loudspeaker (excluding tweeter 12) or only windows 5.

Слой 6 может также быть выполнен в виде металлической структуры, наподобие сетки или решетки из одного или нескольких составляющих слоев в соответствии с вышеприведенными требованиями в отношении пористости и частотных свойств. Разновидность такой структуры может быть сформирована, например, посредством пакета перфорированных листов или пластин толщиной приблизительно 0,2-2 мм. Свойства такого пакета можно регулировать за счет размещения (распределения) отверстий или пор, процента (открытости) отверстий или пор и расстояния пластин друг от друга. Диаметр отверстия или апертура обычно может варьировать примерно в интервале 0,3-3 мм. Расстояние между листами или пластинами обычно составляет приблизительно 0,2-2 мм.Layer 6 can also be made in the form of a metal structure, like a mesh or grid of one or more constituent layers in accordance with the above requirements in terms of porosity and frequency properties. A variation of such a structure may be formed, for example, by means of a stack of perforated sheets or plates with a thickness of approximately 0.2-2 mm. The properties of such a package can be controlled by the placement (distribution) of holes or pores, the percentage (openness) of holes or pores, and the distance of the plates from each other. The hole diameter or aperture can typically vary in the range of about 0.3-3 mm. The distance between sheets or plates is usually about 0.2-2 mm.

Вышеописанная металлическая структура является предпочтительной, поскольку ее свойства можно свободно регулировать, а внешние характеристики, такие как цвет, также можно выбирать без ограничений.The above-described metal structure is preferable because its properties can be freely adjusted, and external characteristics such as color can also be freely selected.

Частота С разделения обычно следующая:The C separation frequency is usually as follows:

низкая частота f<600 Гц (диапазон НЧ драйвера),

low frequency f<600 Hz (LF driver range),

высокая частота f>600 Гц (СЧ диапазон и/или диапазон твитера).

high frequency f>600 Hz (mid range and/or tweeter range).

В соответствии с изобретением, в сочетании с большим волноводом 8:According to the invention, in combination with a large waveguide 8:

НЧ драйвер 4 помещен позади поверхности волновода 8,

LF driver 4 is placed behind the waveguide surface 8,

два или более (например, четыре) НЧ драйвера 4 могут быть использованы для получения направленности, причем НЧ драйверы могут быть расположены симметрично относительно коаксиального драйвера.

two or more (eg four) woofers 4 can be used to obtain directivity, and the woofers can be arranged symmetrically with respect to the coaxial driver.

Также возможен вариант осуществления изобретения всего с одним НЧ драйвером, однако, направленность для низких частот не будет получена выше той, которая обеспечивается размером поверхности НЧ драйвера, смещающей воздух, в сочетании с размером переднего отражателя корпуса акустической системы.It is also possible to implement the invention with only one woofer, however, low frequency directivity will not be obtained above that provided by the size of the woofer's air-displacing surface in combination with the size of the speaker cabinet's front reflector.

В иных вариантах осуществления изобретения селективно прозрачный слой 6 может быть заменен решеткой, обеспечивающей механическую защиту, которая не обладает всеми характеристиками селективной прозрачности.In other embodiments of the invention, the selectively transparent layer 6 can be replaced by a grating that provides mechanical protection, which does not have all the characteristics of selective transparency.

Согласно фиг. 12, резонатор может быть разбит на множество независимых субрезонаторов 40', каждый из которых имеет свою собственную резонансную частоту.According to FIG. 12, the resonator may be divided into a plurality of independent subresonators 40', each with its own resonant frequency.

На фиг. 13 изображено типичное расположение соответствующих изобретению акустических систем 1, при котором акустические системы направлены в зону прослушивания, точку 9 наилучшего восприятия. Благодаря тому, что вся фронтальная поверхность корпуса 2 выполнена в виде волновода 8, достигается очень хорошая направленность. Кроме того, волновод 8 обеспечивает равномерное распределение всех частот по всем направлениям в помещении для прослушивания, и поэтому отражения от стен, потолка и пола не вызывают дополнительного окрашивания звука. На фиг. 13 также показаны передняя часть 15, боковые части 21 и задняя часть 25 корпуса 2 акустической системы 1.In FIG. 13 shows a typical arrangement of the speaker systems 1 according to the invention, in which the speakers are directed towards the listening area, the sweet spot 9 . Due to the fact that the entire front surface of the housing 2 is made in the form of a waveguide 8, a very good directivity is achieved. In addition, the waveguide 8 provides an even distribution of all frequencies in all directions in the listening room, and therefore reflections from walls, ceiling and floor do not cause additional coloration of the sound. In FIG. 13 also shows the front part 15, the side parts 21 and the back part 25 of the cabinet 2 of the acoustic system 1.

На фиг. 14 представлена акустическая система, в которой в полости резонатора 4 размещен звукопоглощающий материал 41. На чертеже только верхние полости резонатора 40 заполнены указанным материалом, но в действительности звукопоглощающим материалом могут быть заполнены и верхние и нижние полости резонатора 40.In FIG. 14 shows an acoustic system in which a sound-absorbing material 41 is placed in the cavity of the resonator 4. In the drawing, only the upper cavities of the resonator 40 are filled with the indicated material, but in reality, both the upper and lower cavities of the resonator 40 can be filled with sound-absorbing material.

Согласно фиг. 15, блок 51 резонаторов в типичном случае выполнен из пластика. Также могут быть использованы и другие материалы, такие как формуемое дерево или металл. На фиг. 15 изображена сторона блока 51 резонаторов, которая будет прикреплена к фронтальной части (панели) 15 литого корпуса. Крепление типично осуществляется винтами через крепежные проушины 52. Блок резонаторов обычно имеет коническую форму, так что самая высокая часть блока находится в середине ближе к отверстиям 45 резонатора, а края блока 51 соответственно более низкие. Поскольку блок 51 резонаторов является элементом отдельным от большого литого металлического корпуса, то могут быть реализованы более сложные структуры. В данном случае полость резонатора выполнена сильно искривленной, чтобы получить требуемую длину L полости при минимально возможных общих размерах блока 51 резонаторов.According to FIG. 15, the resonator unit 51 is typically made of plastic. Other materials such as moldable wood or metal may also be used. In FIG. 15 shows the side of the resonator unit 51 that will be attached to the front part (panel) 15 of the molded case. Mounting is typically done by screws through the mounting lugs 52. The resonator stack is usually conical so that the highest part of the stack is in the middle closer to the resonator holes 45 and the edges of the stack 51 are correspondingly lower. Because the resonator unit 51 is separate from the large cast metal housing, more complex structures can be realized. In this case, the cavity of the resonator is made strongly curved in order to obtain the desired length L of the cavity with the smallest possible overall dimensions of the block 51 of the resonators.

На фиг. 16 изображен блок 51 резонаторов, соединенный с металлическим литым корпусом, конкретно с передней частью 15 корпуса, так что отверстия 45 резонатора направлены на коаксиальный драйвер, содержащий твитер 12, и СЧ драйвер 13. Так что отверстия 45 блока 51 резонаторов направлены в сторону, противоположную первой щели 20 акустической системы. На фиг. 16 также можно видеть звукопоглощающий материал 41, размещенный в полостях и проходящий к отверстиям 45 полостей резонаторов.In FIG. 16 shows a resonator box 51 connected to a metal molded case, specifically to the front of the case 15, so that the holes 45 of the resonator are directed towards the coaxial driver containing the tweeter 12 and the midrange driver 13. So the holes 45 of the resonator box 51 are directed in the opposite direction the first slot 20 of the acoustic system. In FIG. 16 you can also see the sound absorbing material 41 placed in the cavities and extending to the openings 45 of the resonator cavities.

На фиг. 17 и 18 прерывистыми линиями изображены варианты осуществления указанных блоков резонаторов. Для каждой акустической системы показан только один блок 51 резонаторов, но, естественно, в нижней части каждой акустической системы расположен второй блок резонаторов.In FIG. 17 and 18, dashed lines depict embodiments of said resonator assemblies. Only one resonator bank 51 is shown for each loudspeaker, but naturally a second resonator bank is located at the bottom of each loudspeaker.

Размеры полостей 46 резонаторов заданы в соответствии с фиг. 15-18, и согласно тем же принципам, которые были изложены в связи с другими фигурами, а именно фиг. 4-9.The dimensions of the resonator cavities 46 are given in accordance with FIG. 15-18, and according to the same principles that have been set forth in connection with the other figures, namely FIG. 4-9.

Унифицированные корпуса 2 акустических систем обычно изготовляют путем литья или прессования металла, пластика или материала на основе дерева.Unified cabinets 2 speaker systems are usually made by casting or pressing metal, plastic or wood-based material.

Claims

1. Acoustic system (1), containing:

- a body (2) containing a front part (15), side parts (21) and a back part (25) defining the internal volume (27),

moreover, the front part (15) is made in the form of a surface (8) of the waveguide and within the surface (8) of the waveguide contains at least one driver (12, 13), and is configured to emit the main acoustic energy of the acoustic system (1) in the direction of the first acoustic axis (10),

- at least one additional driver (4) attached to the body (2),

moreover, the specified additional driver (4) is fixed inside the housing (2), so that inside the internal volume (27) a sub-volume (22) is formed, limited by the driver (4), separators (33) between the driver (4) and the front part (15), and the front part (15) of the body (2),

- at least one first slot (20) that opens from the sub-volume (22) into the outer volume (26) towards either the side part (21) or the rear part (25) of the housing (2), and

- at least one resonator (40) containing at least one cavity (46) of the resonator, acoustically connected to the sub-volume (22), and the resonator (40) is tuned to at least one of the unwanted resonant frequencies of the sub-volume (22),

characterized in that

- the resonator (40) is made in the form of a separate block (51) of resonators connected to the housing (2), and at the same time

- block (51) resonators attached to the inner surface of the front part (15) of the housing (2).

2. Acoustic system according to claim 1, characterized in that the resonator unit (51) is made of plastic, wood-based or metal-based material.

3. Acoustic system according to claim 1 or 2, characterized in that the block (51) of the resonators contains one or more curved cavities (46) with holes (45).

4. An acoustic system according to any of the preceding claims, characterized in that the openings (45) of the resonator unit (51) are directed in the direction opposite to the first slot (20) of the acoustic system.

5. An acoustic system according to any one of the preceding claims, characterized in that the resonator (40) is a resistive type resonator with a broadband frequency response.

6. Acoustic system according to any of the preceding claims, characterized in that the resonator (40) contains a sound-absorbing material (41).

7. Acoustic system according to claim 6, characterized in that the sound-absorbing material (41) is a fibrous material, a porous material or an open-pore material.

8. An acoustic system according to claim 7, characterized in that the sound-absorbing material (41) is polyethersulfone (PES) wool, open-cell foam, glass wool, mineral wool or felt.

9. Acoustic system according to claim 6, characterized in that the sound-absorbing material (41) is a continuous material, which is made in place of the specified volume, so that this material has an open-pore structure or fibers, the size of which in the volume region is from 1 microns up to 1 mm.

10. Speaker system according to any one of paragraphs. 1 - 4, characterized in that the resonator (40) is a reactive type resonator like a panel resonator or a Helmholtz resonator.

11. An acoustic system according to any of the preceding claims, characterized in that the sub-volume (22) has a length (L), a width (W) such that the W/L ratio is in the range of 1.2-2.5, and preferably is 1 ,8.

12. Acoustic system according to any one of the preceding paragraphs, characterized in that the front part (15) includes a front window (5), providing air movement between the internal volume (27) of the housing and the external environment, while the angle (α) between the plane (31 ) of the front window (5) and the plane (32) of any of the first slots (20) is greater than 0°, preferably more than 45°, when the first slot (20) is not located on the rear part (25) of the housing.

13. Acoustic system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the second acoustic axis (11) corresponding to the emission by the additional driver (4) does not coincide with the first acoustic axis (10).

14. Acoustic system (1) according to claim 13, characterized in that the second acoustic axis (11) is not parallel to the first acoustic axis (10).

15. Speaker system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first driver (3) includes two drivers (12, 13) coaxial with each other.

16. Speaker system (1) according to any one of paragraphs. 1 - 14, characterized in that the first driver (3) includes only one driver (12, 13).

17. Speaker system (1) according to any of the preceding claims, characterized in that it is a speaker system with a phase inverter.

18. Acoustic system (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing (2) is made by casting or molding metal, plastic or wood-based material.

19. Acoustic system (1) according to any of the preceding claims, characterized in that at least one driver (12, 13) is located in the center of the surface (8) of the waveguide.