На этой страничке мы коротко пробежимся по элементам, из которых состоит любой НЧ и СЧ динамик. Это поможет лучше понять устройство сабвуфера и более полно представить процесс воспроизведения звука.

Итак, что такое сабвуфер или низкочастотный динамик. Сабвуфер это прибор, преобразовывающий частоту сигнала в колебания воздуха, которые мы воспринимаем как звук.

Принцип работы следующий — сигнал от усилителя по проводам передается на катушку, которая при взаимодействии с магнитом передвигается и перемещает диффузор динамика, который и создает звуковые волны (колебания воздуха).

Теперь хватит определений, посмотрим лучше на картинки.

Компоненты

Внизу отмечены основные элементы из которых состоит сабвуфер.

Подвес — крепит диффузор к корзине. Совместно с длиной обмотки катушки влияет на величину хода динамика, а от материала зависят эластичность и прочность.

Монтажное кольцо — выполняет роль уплотнителя, в некоторых моделях может крепить подвес к корзине.

Вывод проводов — современным решением является выведение проводов от катушки по центрирующей шайбе, что исключает возможность повреждения и посторонних звуков во время работы.

Клемма — к клеммнику подключаются акустические провода от усилителя, в некоторых моделях может отсутствовать, предлагая обладателю прямое подключение, либо соединение через терминал корпуса.

Звуковая катушка — располагается в зазоре между керном и верхним фланцем , там где образуется магнитное поле. Катушка это цилиндр (гильза ), на который намотан тонкий медный провод (обмотка катушки ). Гильза соединена с диффузором , за счет чего он и приводится в движение.

Корзина является корпусом динамика и каркасом для всех элементов.

Пылезащитный колпак — препятствует попаданию пыли в зазор звуковой катушки.

Диффузор — площадь, создающая колебания воздуха, которые мы слышим как звук.

Центрирующая шайба — центрует и удерживает катушку в зазоре.

Магнитная система. Магнит изготавливается из особых сплавов или же магнитной керамики — специальным способом спрессованных и «спечённых» порошков. От массы и материала магнита зависит мощность динамика.

Магнит расположен вокруг керна и закреплен между верхним и нижним фланцами . Все это вместе составляет магнитную систему сабвуфера.

Вентиляционные отверстия и канал для отвода воздуха используются для выведения тепла и защиты катушки от перегрева. Охлаждение бывает пассивное и активное, оба варианта используются в динамиках. При пассивном охлаждении тепло рассеивается за счет теплопередачи материалов, а при активном горячий воздух отводится за счет движения диффузора, соответственно при ускорении или увеличении диапазона движения повышается и интенсивность охлаждения.

Заключение

Это были основные элементы, составляющие устройство сабвуфера, такой принцип имеют низкочастотные и большинство среденчастотных динамиков. Высокочастотные строятся несколько по другому.

Совокупность, материалы и взаимодействия всех этих элементов определяют характеристики сабвуфера, и конечно характер звучания и качество динамика.

Видео о том из чего состоит сабвуфер

Надеюсь после этого материала вы разобрались из чего состоит сабвуфер и как он работает.

Акустические системы, которые предназначены для того, чтобы воспроизводить звуковые частоты в пределах от 20 до 120 Гц, называются сабвуферами. Принцип работы данного устройства заключается в преобразовании электрических сигналов в акустические. Когда потенциальные потребители задают вопрос о том, что такое сабвуфер, то представленного выше объяснения порой недостаточно. По этой причине специалистам приходится более детально описывать технические характеристики представленного устройства.

Виды устройства:

• Активные;
• Пассивные.

На самом деле не так уж и сложно объяснить, что такое активный сабвуфер, ведь он представляет собой модель, включающую в свою конструкцию усилитель мощности, а также активный кроссовер. Такие устройства способны получать и преобразовывать в последствие сигналы, относящиеся к линейному уровню. Активные сабвуферы без проблем могут подключаться между самим источником сигнала, а также широкополосной АС. Данный вид подключения называется специалистами сквозным. Соответствующие сабвуферы довольно часто обладают дополнительными возможностями для того, чтобы подстраиваться к конкретным условиям использования. Речь в данной ситуации может идти о крутизне среза, регулировке АЧХ, положении точек среза самого кроссовера и т.д.

Довольно распространенные автономные активные сабвуферы характеризуются тем, что объединяют в одной конструкции не только сабвуфер, обладающий разделительным фильтром, но и очень качественный по своей конструкции функциональности усилитель мощности. Данный вид сабвуфера наделен линейными входами, которые служат для осуществления подключения к очень важному с технической точки зрения предварительному усилителю. Также в конструкцию входят линейные выходы. Они издают сигнал, который поступает к усилителю мощности. Для удобства использования автономные модели включают в свою конструкцию еще и специальный регулятор, который предназначен для управления сигналом сабвуфера. Частота разделения также в подавляющем большинстве случаев регулируется на устройстве.

Абсолютно логично автомобилисты задаются вопросом о том, что такое пассивный сабвуфер, который также является весьма популярным среди покупателей. Следует понимать, что такие модели состоят не только из корпуса, но также и динамика. Это позволяет им без особых проблем осуществлять подключение к усилителю мощности. Если говорить максимально просто, то пассивный сабвуфер представляет собой одну или даже несколько НЧ-головок, которые были размещены в корпусе. Эти головки необходимо подключать к внешнему усилителю.

Существует сразу несколько вариантов, благодаря которым осуществляется подключение пассивного вида сабвуфера. Одна из наиболее известных схем предусматривает подачу сигнала со стороны стереоусилителя. В дальнейшем те самые сигналы поступают не только на сабвуфер, но и на самые основные громкоговорители. Справедливости ради следует отметить, что такой вариант подключения является далеко не самым желательным. Дело в том, что эта схема предусматривает подачу выходного сигнала от усилителя мощности на вход самого сабвуфера. Это обстоятельство приводит к тому, что разделительный фильтр занимается удалением низких частот из сигнала. Основные громкоговорители в последствие получают уже отфильтрованный сигнал.

Типы акустического оформления

Самым простым видом акустического оформления сабвуфера является традиционный закрытый ящик, но этот вариант однозначно не является единственным. Довольно известным типом является фазоинвертор. На одной из стенок сабвуфера в таком случае содержится туннель с четко определенным диаметром и длиной. Практически идентичным вариантом является пассивный радиатор. Тем не менее, этот тип акустического оформления содержит в себе вместо туннеля дополнительным динамиком. Правда, он не оснащен магнитной системой и звуковой катушкой. Еще одним очень интересным вариантом является лабиринт. Задняя стенка такого сабвуфера предназначена для работы на зигзагообразный звуковод.

Закрытый ящик представляет собой вид конструкции, который не предусматривает наличие дополнительных излучателей. Ящик является полностью герметичным, а на одной из его стенок располагается низкочастотный динамик. В зависимости от его оформления может варьироваться качество итогового звучания.

Бандпасс. Этот тип оформления является фазоинверторным ящиком. В середине данной конструкции установлена специальная стенка, разделяющая между собой камеры, которые отличаются разными объемами. Что касается динамика, то он располагается непосредственно на перегородке между камерами. Сразу же следует отметить, что такая конструкция характеризуется достаточно высоким КПД своей работы. Что касается названия Бандпасс, то его происхождение легко объяснить. Дело в том, что такой корпус без проблем может значительно ограничивать частотную характеристику, которой обладает сабвуфер.

Отличительные черты автомобильных сабвуферов

Досконально зная о том, что такое активный и пассивный сабвуфер, становится ясно, что подобные устройства могут быть установлены не только в транспортных средствах, но и в доме. Правда, разница заключается в процессе установки. Домашние модели очень легкие в плане монтажа, но в случае с автомобильными аналогами необходимо соответствовать определенным требованиям. Не случайно водители активно интересуются тем, что такое сабвуфер автомобильный и его основными техническими свойствами. Данные модели отличаются небольшими объемами, благодаря чему они без проблем размещаются в багажнике.

Основные проблемы

Перед тем, как узнать о том, что такое активный сабвуфер автомобильный, необходимо рассмотреть определенные теоретические проблемы, которые в последствие могут возникать. В первую очередь следует отметить необходимость использовать дополнительной электроники. Изначально достаточно низким может быть и качество звучания басов. Безусловно, важно знать и о том, что такое пассивный сабвуфер автомобильный, но вероятные недостатки ни в коем случае не стоит игнорировать. К примеру, не во всех ситуациях звучание представленного устройства может совпадать с самыми основными громкоговорителями. Эти и другие чисто теоретические недостатки лучше узнать заранее и минимизировать вероятность возникновения в процессе эксплуатации.

Довольно распространенной проблемой также является ситуация, при которой сабвуферы вынуждены воспроизводить в ходе своей работы довольно глубокие басы. За счет качественной управляемости эта цель все же достигается, но повышается уровень чувствительности устройства. Такая ситуация приводит к тому, что большинство сабвуферов звучат несколько медлительно или преувеличенно. Не является редкостью потеря важных деталей.

Не стоит также забывать о том, что сабвуферы в определенных ситуациях способны наполнять транспортное средство низкочастотной энергией. В результате внутри машины происходят многие резонансные явления. Для того, чтобы избежать таких последствий, необходимо уделить особое внимание правильности размещения сабвуфера внутри автомобиля. Если упустить этот факт, то появится высокая вероятность того, что так называемые «музыкальные результаты» будут находиться на далеко не самом высоком уровне. Если установить одновременно два сабвуфера, то можно несколько смягчить проблему, связанную с возбуждением частот автомобильного салона.

Причины слышимости сабвуфера, а не баса

Наиболее качественные сабвуферы характеризуются отсутствием вибрации корпуса. Тем не менее, достаточно часто стенки корпуса также излучают звук. С вибрацией также вполне могут сталкиваться другие элементы и панели. В результате призвуки становятся еще более высокочастотными. Бывает так, что проблема возникает банально из-за того, что настройка фильтров усилителя была произведена с некоторыми ошибками.

Кроме всего прочего нежелательные призвуки вполне могут являться логичным следствием завихрения воздуха. Специалисты отчетливо знают, что при довольно низких частотах ход диффузора в большинстве случаев является весьма значительным. При воздействии высоких температур он вовсе может достигать нескольких сантиметров. Понятное дело, что в такой ситуации движение воздуха будет очень существенным, а это уже приводит к его завихрению.

Производитель сабвуфера должен обладать положительной репутацией и хорошими отзывами. В противном случае потребители рискуют приобрести сабвуфер, корпус которого характеризуются некачественной сборкой. Именно поэтому перед покупкой сабвуфера его необходимо очень внимательно изучить. Все без исключения панели устройства должны быть подогнаны таким образом, чтобы в полной мере отсутствовали даже минимальные щели. Как известно, самое минимальное отверстие автоматически будет негативно сказываться на итоговом звучании.

Сабвуфер представляет собой акустическую систему, преобразующую звуковые волны низких частот. Локализация низких частот очень плохая, так как человек с трудом может определить откуда исходит звук. По этой причине для любой аудиосистемы достаточно одного сабвуфера, который необходимо установить в правильном месте.

Установить компактное устройство можно где-нибудь под столом, отчего его функциональность нисколько не пострадает. Правда, при возникновении стоячих волн, образующихся в небольшом пространстве, именно от размещения сабвуфера зависит насколько эффективно с ними можно справиться.

Прослушивание большинства музыкальных композиций не требует приобретения сабвуфера, так как в них не присутствуют басы. Оборудование подойдет тем, кто:

• любит слушать тяжелую музыку, вроде рока;
• просматривает блокбастеры с мощными спецэффектами.

Именно в этих случаях сабвуфер способен показать себя во всей красе за счет придания объема звуку и специфического резонанса.

Виды сабвуферов

Все низкочастотные системы условно разделяют на две группы по отношению к наличию усилителя:

• активные;
• пассивные.

В первых уже встроен усилитель мощности, который помогает стыковать отличающиеся параметры у сабвуфера и источника звука. Вторые не оснащены усилителем, поэтому требуют внешнего подключения оборудования. Конечно, можно обойтись и без усилителя, но в таком случае сабвуфер будет выдавать искаженные звуковые волны, часто выраженные неприятным хрипом.

В профессиональной среде считается, что именно пассивный сабвуфер способен передать более глубокое звучание низких волн, придающее специфическую окраску. Но для достижения подобного эффекта потребуется настройка оборудования, что не каждому удается в полной мере. Для простых обывателей лучше отдать предпочтение активному сабвуферу, так как его можно напрямую подсоединить к источнику звука.

Виды конструкции сабвуферов

Выделяют несколько видов сабвуферов, отличающихся своей конструкцией. Так, например, в рупорном устройстве, используемом на концертах, рупор свернут. В закрытых ящиках нет дополнительного излучателя, а низкочастотный динамик встроен в одну из стенок герметичного корпуса.

Фазоинвертор представляет собой цилиндрическую вентиляционную трубку, встроенную в корпус. Это позволяет излучать звук от задней части диффузора. При наличии этого компонента можно значительно повысить КПД сабвуфера, что сопровождается расширением спектра воспроизводимых низких частот.

Пассивный излучатель имеет схожее назначение, что и фазоинвертор, только в корпус вместо трубки устанавливается дополнительный диффузор без звуковой катушки и магнитной системы. Варьируя параметры диффузора, можно изменять нижнюю границу воспроизводимых частот.

Бэндпасс представляет собой ящик с фазоинвертором, разделенный по середине стенкой. Динамик в таком сабвуфере вставляется в перегородку между двумя камерами, за счет чего можно ограничивать частоту. КПД такого устройства выше, чем у простых ящиков с фазоинвертором. Существует три вида бэндпассов:

• четвертой категории (две камеры со встроенным фазоинвертором в верхней);
• шестой категории типа А (две камеры и два фазоинвертора, каждый из них в своей камере);
• шестой категории типа Б (две камеры и два фазоинвертора, при этом верхний является общим для обеих камер).

Четвертьволновой резонатор представляет собой тоннель с определенными сечением и длиной. Отдача такой конструкции выше на 40%, чем у фазоинверторных, и до 300%, чем у закрытых ящиков.

Как выбрать сабвуфер?

При покупке сабвуфера следует учесть несколько факторов:

• цена на устройство;
• площадь помещения, в котором будет установлено устройство;
• предполагаемое место установки;
• звуковые пристрастия;
• диапазон выдаваемых частот;
• предельное давление звука;
• сочетаемость с другими элементами системы.

Хорошими считаются сабвуферы, цена на которые начинается от 10000 рублей. При покупке устройства можно получить отличные верхние и средние низкочастотные диапазоны, но установить оборудование эффективно в помещении, не превышающем 20 кв.м.

Сабы со стоимостью более 20000 рублей предназначены для обширных площадей. Им обдают предпочтение настоящие ценители аудио. При выборе следует ориентироваться на мощность системы, так как чем она выше, тем лучше будет передаваться звук. Правда, не стоит приобретать в небольшую комнату сабвуфер с мощностью до 1кВт.

Что касается диапазона частот, то лучше отдать предпочтение устройствам, чья нижняя граница начинается хотя бы с 60 Гц. Здесь работает правило: чем ниже граница частоты, тем более качественные басы можно получить. Гнаться за верхней границей не стоит, так как любые колонки и без того озвучивают диапазон от 350 до 2000 Гц. Стоит помнить, что чем более ограничен звуковой диапазон у сабвуфера, тем более качественно он будет его передавать.

При установке сабвуфера в помещении стоит выбрать место у длинной стенки вдали от угла. Звуковое давление должно быть от 100 дБ, при этом с ростом показателя усиливается и мощность выдаваемых звуков. Еще одним параметром является наличие регуляторов, встроенных в сабвуфер. К числу необходимых можно отнести Уровень (Level), Частоту среза (Frequence) и Фазу (Phase).

Подключение сабвуфера

Любая низкочастотная акустическая система подключается либо по низко-, либо по высокоамплитудным входам. При подключении по высокоамплитудным входам, необходимо соединить устройство с усилителем или ресивером на разъемы для второй пары колонок (в случае если усилитель имеет такую возможность).

При использовании высокоамплитудных выходов допускается следующая процедура подключения: сигнал передается на сабвуфер от выходов на фронтальную пару ресивера, в результате чего высокие частоты автоматически отсекаются и перенаправляются на передние колонки. Правда, усилитель сабвуфера в таком случае не выполняет своей функции. Вышеописанные способы очень редки и прибегают к ним лишь тогда, когда нет возможности провести подключение через низкоамплитудные входы или если используется пассивный сабвуфер.

Для подсоединения к низкоамплитудным входам используются разъемы RCA, на которых стоит пометка Sub out или Pre-out, что означает одно и тоже. В том случае, если у ресивера или усилителя только один вход, подсоединение возможно к левому разъему входа с надписью Mono или пометкой L. Второй сабвуфер подключается исключительно через низкоамплитудные выходы.

Таким образом, при желании добавить в акустическую систему низких частот, придающих объемности, необходимо добавить в нее сабвуфер. Одного устройства вполне достаточно, так как человек не способен различать, откуда исходит звук с низкой частотой. Правда, многое зависит от того, какая конструкция у сабвуфера и какими параметрами он обладает. Чтобы все было подсоединено правильно, рекомендуется заранее ознакомиться с инструкцией по применению, что значительно упростит процесс настройки и не повлияет на качество передаваемого сигнала.

Отличие активного сабвуфера от пассивного

Отличие активного сабвуфера от пассивного налицо, так как оба устройства выполняют разные функции. Сабвуфер – это низкочастотный динамик, предназначенный для воспроизведения широкого диапазона частот, работающий совместно с любым видом акустической системой.
Зная, чем отличается активный сабвуфер от пассивного, можно спокойно делать свой выбор в пользу того или иного динамика.

Виды сабвуферов

Для работы сабвуфера необходимо взаимодействие трех элементов. Это непосредственно корпус, низкочастотный динамик и усилитель.
В зависимости от данной компоновки сабвуферы делятся на два типа:

• Активный сабвуфер;

Основные отличия сабвуферов

Пассивный сабвуфер представляет собой низкочастотный динамик, заключенный в специальный акустический корпус. Для его работы необходимо подключение к внешнему усилителю.
Также его можно подключить при помощи электронного разделительно фильтра частот. Такая компоновка позволяет достичь более глубокого баса и значительно расширить спектр частот.

Примечание: стоит учитывать, что на повышенной громкости значительно уменьшаются линейные искажения звука, поэтому слушать композиции желательно со средней громкостью звука.

Низкочастотным сабвуфером обычно дополняется система домашнего кинотеатра, либо акустическая система в автомобиле. Это позволяет достичь насыщенного баса и разделить звучание.
Активный сабвуфер способен значительно уменьшить нагрузку на ресивер в системе домашнего кинотеатра. Выбирая сабвуфер, необходимо учитывать свойства пространства, где он будет установлен.
Сабвуфер с фазоинвертором имеет более глубокий бас, и рассчитан на большую кубатуру помещения. В ограниченном пространстве, например в автомобиле, данный тип сабвуфера может начать резонировать.

Преимущества и недостатки

Каждый тип сабвуфера имеет свои преимущества и недостатки, благодаря своим конструктивным особенностям. Пассивный сабвуфер обладает более глубоким и насыщенным басом, по сравнению с активным.
Это обусловлено множеством различных факторов:

• Отсутствие перегревания воздуха внутри корпуса;
• Возможность подключения дополнительных электронных фильтров(см.);
• Внешний усилитель мощности обладает большим количеством настроек;
• Благодаря отсутствию посторонних компонентов в корпусе, мощность и глубина баса становится более насыщенной;
• Более низкая стоимость по сравнению с активным сабвуфером, с аналогичными техническими характеристиками.

• Возможность использования как портативной , если есть выходы для дополнительных динамиков;
• Разнообразные варианты исполнения.

Делая выбор между активным и пассивным сабвуфером, стоит определиться непосредственно с тем, где он будет использоваться, и какие характеристики звучания необходимы.

Влияние корпуса на звучание сабвуфера

Корпус в сабвуфере является основным элементом акустической системы. Благодаря ему можно создать направленный, глухой, либо рассеянный бас.
Можно выделить несколько основных видов корпуса:

• Корпус закрытого типа представляет собой ящик, в котором динамик находится в закрытом пространстве. При этом колебания динамика гасят давление, которое возникает внутри благодаря колебаниям диффузора.
  Сабвуфер в закрытом корпусе дает глубокий насыщенный бас. Корпус изнутри отделан специальным звукоизолирующим материалов, который поглощает тепло и создает давление воздуха внутри.
  Мощность такого сабвуфера напрямую зависит от внутреннего объема корпуса. Но при этом есть один недостаток: коэффициент полезного действия у такого типа сабвуфера наименьший;
• Корпус с фазоинвертором. В нем проделано специальное отверстие для отвода воздуха.
  Это позволяет направить звуковую волну и значительно увеличить мощность сабвуфера. Благодаря этому даже при самых низких частотах динамик работает практически без существенной нагрузки.
  Звуковая низкочастотная волна возникает вследствие нагнетания воздуха. Такой тип корпуса дает очень резкий и мощный бас;
• Bandbass корпус. Динамик находится в перегородке между двумя камерами. Такой тип корпуса объединяет в себе два предыдущих и значительно повышает качество и эффективность звучания.
  Основная суть состоит в том, что можно одновременно настроить верхние и нижние показатели баса. Это позволяет сделать бас более насыщенным и естественным. Но такой тип сабвуфера является самым дорогим, поскольку очень сложен в изготовлении.

Каждый тип сабвуфера предназначен для определенного типа помещения. При этом благодаря внутренним свойствам корпуса и размеров динамиков, зависит непосредственно звучание.
Оба сабвуфера имеют свои преимущества и недостатки, поэтому перед выбором лучше посоветоваться со специалистами.
Пассивный сабвуфер выдает больший частотный диапазон, чем активный. Но с его подключением могут возникнуть проблемы, так как необходимо правильно подобрать усилитель мощности и подключить электронные звуковые фильтры.
Активный сабвуфер достаточно подсоединить к источнику питания и подать на него звуковой сигнал. Сделать это можно даже своими руками, так как в комплекте предлагается и инструкция.
Отправляясь в магазин за покупкой, нужно понимать, что цена качественного устройства будет высокой. Конечно, желательно посмотреть фото и видео, касающиеся работы разных видов сабвуферов, чтобы определиться со своим выбором.

Время от времени в наше поле зрения попадают сабвуферы полосно-пропускающего типа. Иначе - бандпассы…

Чаще всего, надо заметить, в форме готовых изделий. Намного реже - как элемент системы, построенной по индивидуальному проекту. Основы (совсем основы) теории и практики такого типа оформления были у нас опубликованы давно, лет, не соврать, 15 тому. Есть мнение (у автора), что надо бы кое-что в этом вопросе уточнить, а то, глядишь, и напомнить, не забыв и про «вновь открывшиеся обстоятельства…»

1. Сравнительно узкий частотный диапазон.

2. Повышенная сложность изготовления и настройки.

Плюсов нам видится больше.

1. Наличие внутреннего фильтра НЧ.

2. Способность к воспроизведению низкого баса.

3. Акустическое усиление.

4. Защищённость динамика от внешних воздействий.

Первый минус и первый плюс - две стороны одной медали, которые подтверждают известную мудрость о том, что каждая вещь хороша на своём месте. То есть на роль широкополосного басового излучателя (в трёхполосной акустике, скажем) бандпасс малопригоден, тогда как в позиции субвуфера будет очень к месту. Второй недостаток явился фактором, в значительной мере ограничившим распространение полосно-пропускающих оформлений. Притом проблема даже не в изготовлении, в конце концов, отличие ПП от ФИ заключается лишь в присутствии дополнительной внутренней стенки. Сложность в том, что в процессе тонкой настройки одну из стенок, вероятно, придётся перемещать, меняя «передний» объём. В единичном производстве это, действительно, неудобно, но при подготовке серии (хоть бы и небольшой) - в чём проблема?

Теперь о плюсах. Как можно представить, наличие естественного фильтра НЧ обусловило определённую популярность бандпассов в прошлом, когда пассивные фильтры считались естественным способом разделения частотных полос. Пассивный фильтр НЧ, настроенный на типичную для сабвуферов частоту, предусматривает использование крупных и недешёвых катушек. По мере перехода к специализированным басовым усилителям и активным фильтрам этот фактор стал несущественным. Однако если учесть, что в нашей отрасли большинство действительно музыкальных усилителей оснащаются фильтрами второго порядка, присутствие дополнительного (акустического) фильтра НЧ будет очень кстати.

Способность к воспроизведению низкого баса - вещь хорошая, но не для нас. Скажем, сабвуфер для домашнего театра в ЗЯ сможет отыграть бас от 50 Гц, в оформлении с ФИ - от 32, а в ПП оформлении - от 25, а если пожертвовать равномерностью АЧХ, можно снизить частотную границу и до 20 Гц. Однако в нашей отрасли проблем с низким басом как будто и нет, сабвуфер в ЗЯ играет (в теории) от 0 Гц. У нас есть другие проблемы - с равномерностью среднего баса, поскольку переход от свободного поля к компрессионному режиму приходится на 55 - 70 Гц (частота -3 дБ подъёма). Все сабвуферы с ФИ дают подъём, начиная с этой частоты и вниз, ЗЯ, настроенный точно на переходную частоту, даст прямолинейную характеристику, но, естественно, без какого-то подъёма. При всех иных настройках ЗЯ даст либо подъём в области среднего баса 70 - 50 Гц, либо, того хуже, спад на тех же частотах.

Так вот, бандпасс четвёртого порядка (далее речь только о нём, будем избегать лишних сложностей) может дать подъём именно там, где надо, вблизи верхней границы его рабочей полосы, и в условиях салона сохранить привлекательную форму частотной характеристики. Думается, одного этого уже достаточно, чтобы присмотреться к нему повнимательнее. Ну и последний из перечисленных выше плюсов тоже кое-чего стоит.

Итак, начинаем присматриваться. Берём некий безымянный динамик, нас его характеристики до поры не интересуют. Строим пока что характеристики в свободном поле, так нагляднее. Посмотрим, как меняется частотная характеристика в зависимости от величины «заднего» (то есть закрытого) объёма.

Рис. 1. Изменение характеристик в зависимости от величины закрытого объёма

Рис. 2. Изменение характеристик в зависимости от величины переднего объёма

Рис. 3. Изменение характеристик в зависимости от массы воздуха внутри порта

Рис. 4. Изменение характеристик в зависимости от ширины полосы

Как видим, даже при изменении объёма более чем втрое (на 10 дБ) ширина полосы меняется незначительно. Однако по мере уменьшения объёма подъём на характеристике смещается на нижнюю границу полосы пропускания. А нам этого не надо. Поэтому ориентир будет простым, первый объём должен соответствовать ЗЯ с добротностью Баттерворта или немного ниже, скажем, от 0,62 до 0,72 (зелёная кривая на графике). Чтобы избежать объёмистых ящиков, мы должны сразу ориентироваться на головки с добротностью хотя бы на 25% ниже этого показателя, то есть не выше 0,47 - 0,5.

Теперь обратите внимание: все кривые проходят через некоторую точку. Это - частота резонанса порта и переднего объёма, мы её будем называть центральной частотой. В данном случае это 38 Гц, такой выбор типичен для домашнего сабвуфера, в нашей сфере центральную частоту надо выбирать существенно выше.

От величины второго (переднего) объёма больше всего зависит верхняя частотная граница.

Уменьшая этот объём, мы продлеваем частотный диапазон вверх, одновременно получая подъём на характеристике. Форма высокочастотной части характеристики обусловлена резонансом фазоинвертора с совместной упругостью, обусловленной жёсткостью подвеса, упругостью воздуха заднего и упругостью воздуха переднего объёма. Подъём на 3 дБ (оранжевая кривая) получается, когда частота верхнего резонанса на октаву выше центральной частоты. Масса воздуха внутри порта влияет на нижнюю частотную границу и одновременно на форму характеристики.

Характеристика в этой области обусловлена резонансом объединённой массы воздуха внутри порта и диффузора с совместной упругостью подвеса и заднего объёма. По счастью, нам большая масса не нужна, достаточно отодвинуть нижний резонанс на 1/3 октавы от центральной частоты (коричневая кривая). Для понимания характера бандбасса полезно будет посмотреть, как будет меняться форма характеристики, если мы будем сохранять настройку порта, но одновременно менять и массу воздуха внутри него, и объём передней камеры.

Графики показаны в идеализированной форме, которая получается без учёта утечек (а равно и нежёсткости) корпуса. Если это учитывать, центральная часть графиков никогда не достигнет уровня 0 дБ. Однако в имеющейся на сегодня теории потери не учитываются.

Теперь переходим к практике. Выберём две головки из теста №2 за этот год. Их параметры отвечают критерию Qts <0,5. Как показало моделирование, чтобы избежать провала характеристики на суббасовых частотах, надо, чтобы частота резонанса головки в ЗЯ (заднем объёме) была не выше 50 Гц. Потому добавляем ещё один критерий: Fs <35 Гц. Вот что мы выбрали:

Головка №1. Fs = 31,6 Гц; Vas = 29,3 л; Qts = 0,480.

Головка №2. Fs = 33,4 Гц; Vas = 22,0 л; Qts = 0,454.

Для расчёта ПП оформления четвёртого порядка можно воспользоваться многими из готовых программ: не все они дают ожидаемые результаты, но старенькая JBL Speakershop (она же Bass Box) в данном случае даёт довольно корректные. Если, как уже было сказано, сбросить со счетов возможные утечки корпуса. Но для осмысленных расчётов желательно иметь некоторые отправные точки. К примеру, для первой головки предварительно подсчитать объём ЗЯ, в котором достигается баттервортовская (или немного ниже) добротность. Для Баттерворта получаем 24,7 л. Если после установки в такой ящик головки мы измерим характеристику импеданса, то она будет выглядеть примерно как на рис. 5:

Рис. 5. Характеристика импеданса головки №1 в ЗЯ

Теперь надо определить передний объём. Хорошей отправной точкой будет 1/3 от заднего, в данном случае это 8,2 л. В результате моделирования уточнённая величина переднего объёма 8,06 л, что почти то же самое. В ходе расчёта получаем характеристику в свободном поле такую, как показана на рис. 6. На графике отмечено примерное положение частоты резонанса порта.

Рис. 6. Характеристика ПП сабвуфера в свободном поле

Впрочем, нас гораздо больше интересуют характеристики сабвуфера в условиях автомобильного салона. Если на предыдущий график наложить стандартную передаточную функцию «АвтоЗвука» (она во всей полноте была опубликована в №8/2000), то получим картину, запечатлённую на рис. 7.

Рис. 7. Характеристика ПП сабвуфера в типовом салоне. Головка №1, граничная частота 100 Гц

Как видим, максимальный разброс амплитуды во всём рабочем диапазоне от инфразвука до 95 Гц менее 2 дБ. Похожую характеристику можно получить с помощью ЗЯ, но на стороне бандпасса ещё и постоянное акустическое усиление 3 дБ плюс поверху эффективная крутизна спада 18 дБ/окт.

Для полноты картины можно посмотреть на рис. 8 характеристику импеданса. Частота настройки порта 64,3 Гц, нижний резонанс настроен на октаву ниже, верхний - примерно на 2/3 октавы выше.

Рис. 8. Характеристика импеданса ПП сабвуфера. Головка №1, граничная частота 100 Гц

Что произойдёт, если мы при изготовлении ошибёмся с объёмом переднего ящика? Скажем, на 10% (рис. 9)?

Рис. 9. Расстройка объёма переднего ящика на ±10%

Особенно страшного - ничего. На 5% меняется верхняя частотная граница, однако форма частотной характеристики радикально не меняется. А вот сильно ошибаться в реализации массы воздуха внутри порта не рекомендуется, последствия - на рис. 10.

Рис. 10. Расстройка массы порта на ±10%

Отклонение массы воздуха внутри порта на 10% в каждую сторону (то есть изменение на 5% частоты настройки) приводит к отклонению частотной характеристики на 1 дБ в ту или другую сторону.

С головкой №2 достигается хотя и не совсем идентичный, но сходный набор характеристик. Первый объём в данном случае мы настраиваем на добротность 0,66, для этого понадобится ящик (часть ящика) объёмом 21 л. Частота резонанса в таком ЗЯ была бы равна 48,8 Гц. Передний объём в результате моделирования выбрали равным 7,3 л. Расчётная частотная характеристика показана на рис. 11.

Рис. 11. Характеристика ПП сабвуфера в типовом салоне. Головка №2, граничная частота 100 Гц

Неравномерность во всём диапазоне не более 2 дБ, верхняя граничная частота около 95 Гц. Крутизна спада - те же 18 дБ/окт. Если теперь обратиться к характеристике импеданса (рис. 12а), то нетрудно будет увидеть, что характерные частоты здесь почти такие же, как в случае с головкой №1.

Рис. 12. Характеристики импеданса ПП сабвуфера. Головка №2: a) граничная частота 100 Гц; б) граничная частота 80 Гц

Если нам понадобится работать в более узкой полосе, то настройки изменятся предсказуемым образом (рис. 12б). Чтобы получить верхнюю частотную границу 80 Гц вместо 100 Гц, нам надо будет понизить примерно на 10% центральную частоту и частоту верхнего резонанса. При этом частотная характеристика приобретает вид как на рис. 13.

Рис. 13. Характеристика ПП сабвуфера в типовом салоне. Головка №2, граничная частота 80 Гц

Неравномерность повысилась до 3 дБ, хотя в отличие от ФИ, которые имеют обыкновение делать акцент на нижнем басе, у ПП оформления спад начинается около 30 Гц, где, по сути, информативный бас кончается. Правда, для того, чтобы сузить полосу поверху, величину переднего объёма пришлось повысить почти до 10 л. Как ни парадоксально, но полосно-пропускающее оформление в наших условиях лучше работает в более широкой полосе.

Осталось добавить совсем немного. Что бандпасс при всей его кажущейся «технократичности» излучает, как закрытый ящик, а потому переходные характеристики у него интереснее, чем у ФИ. По этой же причине басы у него (правильно настроенного) получаются более собранными, что для SQ-инсталляций немаловажно. Наконец, по полному объёму бандпасс проигрывает фазику не так уж и много, можно сказать, что величина проигрыша равна величине переднего объёма. Такова плата за равномерное акустическое усиление, иными словами - за повышенный КПД.

Из истории бандпасса

Чтобы не создавалось впечатления, что бандпассы придумали «вот только что», две иллюстрации с датами. Первая - патент США, выданный на имя мужчины с дворянской французской фамилией д’Альтон. Он придумал бандпасс как узкополосный излучатель, рассчитывая из множества таких, настроенных на разные частоты, собирать на манер церковного органа широкополосные акустические системы большой эффективности.

Идея диковатая и, как показала история, малополезная, но и устройство, и, насколько можно судить по сиротливому графику, характеристики дворянин понимал, в принципе, верно.

Двадцать лет спустя, когда динамик (то есть электродинамический громкоговоритель прямого излучения) окончательно вытеснил иные средства звукоизлучения, появился другой патент. В нём уже открытым текстом говорится, что это - способ расширения полосы частот вниз с помощью отдельного, относительно узкополосного акустического агрегата. То есть ровно то, что мы сегодня называем словом «сабвуфер».

Более того, в разъяснениях Генри Ланга уже фигурируют кривые звукового давления, очень похожие на те, что рассмотрены в сегодняшней публикации. «Процесс пошёл» именно с этого момента.