6.4. ГРУППОВЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ И ГРОМКОГОВОРИТЕЛИ

Для получения острых характеристик направленности и для повышения мощности применяют групповые излучатели, составленные, как правило, из однородных громкоговорителей. К ним относятся звуковые колонки, радиальные громкоговорители и звуковые люсгры.

Звуковые колонки состоят из нескольких диффузорных громкоговорителей (от трех до восьми штук), поставленных один над другим (в виде колонны) (рис. 6.11a). В удаленной точке на оси группового излучателя звуковые давления от каждого из сферических излучателей суммируются арифметически. В плоскости, проходящей через оси излучателей на том же расстоянии от группового излучателя, но под углом 9 к оси, звуковые давления будут суммироваться с учетом разности хода звуковых волн от каждого излучателя:

где сдвиг фаз между звуковыми давленияхми, создаваемыми соседними излучателями, находящимися на расстоянии друг от друга. После суммирования получаем

Из этих данных получим выражение для характеристики направленности излучателя, составленного из излучателей:

При большом числе элементарных излучателей (см. § 6.2), из предыдущей формулы получаем

где

При увеличении размеров излучателя направленность его увеличивается соответственно отношению

Таким же образом можем получить характеристику направленности для группового излучателя длиной I и шириной

где

Из этой формулы следует, что звуковые колонки имеют характеристику направленности, значительно заостренную в продольной плоскости из-за большой величины В поперечной плоскости эта характеристика определяется направленностью одного громкоговорителя. Для уменьшения излучения вверх, что не нужно при озвучивании наземной поверхности, колонки ставят вертикально. Из-за этого продольную плоскость часто называют вертикальной, а поперечную — горизонтальной. На практике колонки устанавливают и по-другому.

В некоторых типах звуковых колонок громкоговорители ставят в два столбца с развертыванием осей под углом 60° (рис. 6.11а). Это делается для расширения угла излучения в поперечной плоскости, т. е. для увеличения ширины озвучиваемой поверхности, так как такие колонки в этой плоскости имеют направленность, почти не зависящую от частоты, и с углом излучения до 90°. На рис. 6.116 приведены характеристики направленности звуковых колонок типа КЗ-100.

Рис. 6.11. Звуковые колонки: а) звуковая колонка ; б) диаграммы направленности звуковой колонки в поперечной 1 и продольной 2 плоскостях

Иногда звуковые колонки ставят одну на другую. При этом направленность составной колонки увеличивается

в продольной плоскости. В этом случае надо помнить о том, что зона интерференции в ближнем поле соответственно увеличивается вдвое (см. § 6.2).

Частотные характеристики звуковых колонок имеют большую равномерность, чем характеристики входящих в нее отдельных громкоговорителей. Это получается, во-первых, потому, что не может быть громкоговорителей, имеющих совершенно одинаковые частотные характеристики (есть много факторов разброса характеристик). Вследствие этого при совместном действии громкоговорителей происходит усреднение характеристик, т. е. сглаживание их неравномерностей. Особенно это относится к области частот выше 1000 Гц, где наблюдается много максимумов и минимумов характеристики. Во-вторых, на низких частотах из-за взаимодействия громкоговорителей, находящихся на расстояниях, значительно меньших длины волны, излучение увеличивается, так как оно пропорционально квадрату размеров излучателя (6.11) и нижняя граница передаваемого частотного диапазона снижается. Вследствие этих причин частотный диапазон колонок расширяется по сравнению с частотным диапазоном входящих в нее громкоговорителей и составляет 80—10 000 Гц с неравномерностью не более В СССР звуковые колонки выпускают мощностью от 0,5 до Высота мощных колонок (от и более) доходит до В результате этого коэффициент концентрации мощных звуковых колонок доходит до 16 при наличии разворота громкоговорителей на 60° и до 25 — без него.

Радиальные громкоговорители состоят из нескользких диффузорных громкоговорителей, расположенных по окружности. Оси громкоговорителей наклонены вниз под углом около 45° (рис. 6.12а). Обычно таких громкоговорителей берут от четырех до шести и получают ненаправленное излучение в горизонтальной плоскости. В нижней части радиального громкоговорителя располагают отражатель, уменьшающий излучение вниз по вертикали. Вверх такой громкоговоритель почти не излучает, Наибольшая чувствительность у него получается при излучении вниз под углом 60—80° к вертикали (см. рис. 6.12б). Это сделано потому, что высота установки радиального громкоговорителя не превышает а радиус действия составляет около

В СССР выпускаются радиальные громкоговорители на мощность 10 и 25 Вт.

Звуковые люстры состоят как из диффузорных громкоговорителей, так и из звуковых колонок, располагаемых по окружности. По характеристикам направленности звуковые люстры сходны с радиальными громкоговорителями.

Рис. 6.12. Радиальный громкоговоритель:

а) громкоговоритель ; б) его характеристика (направлении ости (в вертикальной плоскости

Для групповых излучателей на средних и высоких частотах КПД равен КПД одиночных диффузорных громкоговорителей, входящих в их состав, так как их взаимодействие на этих частотах невелико (расстояния между ними превышают длину волны). На низких частотах КПД несколько повышается соответственно повышению чувствительности групповых излучателей на этих частотах. Объяснить это можно так. Излучаемая мощность при длинах волн, превышающих размеры излучателя, пропорциональна квадрату его размеров, т. е.

при числе громкоговорителей, входящих в групповой излучатель, равном , возрастает в раз. Коэффициент нелинейных искажений групповых излучателей такой же, как и у одиночных громкоговорителей, входящих в их состав.

Если громкоговорители в групповом излучателе соединить последовательно, то силы, действующие на механические системы излучателей, будут находиться в одной фазе. Излучаемые звуковые волны будут иметь сдвиг по фазе только из-за разницы фаз в их механических сопротивлениях. При соединении громкоговорителей параллельно фазы звуковых волн будут расходиться и из-за разности фаз в электрических сопротивлениях. Поэтому вероятность когерентного излучения уменьшается. При последовательном соединении громкоговорителей имеется другой недостаток — обрыв в одном из них ведет к потере работоспособности всего группового излучателя. Таким образом, обе эти системы практически равнозначны.