По групповым излучателям (ГИ) никаких материалов нет. Многочисленные форумы только сбивают с толку. Форумчане либо приглашают сделать щит с 16, 25, 36 громкоговорителями, обычно 5-ваттниками, не скупясь при этом на восторги по поводу необычного и великолепного звучания щита, либо выкладывают безапелляционные суждения о принципах работы щита, которые убедительны ровно до той минуты, пока через 2 поста не появляется опровержение изложенного выше.
Поиски в англоязычных источниках тоже ничего не дали. Впрочем, в одном нашлось убедительное доказательство, что рассматриваемые в учебниках электроакустики цилиндрическая и плоская волна в жизни не имеют места.
Если исходить из конструкции ГИ, линейка громкоговорителей может явиться источником цилиндрической волны, а матрица громкоговорителей - плоской. Но слишком много дополнительных требований, которые не позволяют считать волны от практических конструкций ГИ цилиндрическими или плоскими.
Надежнее всего в таких случаях рассмотреть вопрос самостоятельно, начиная с простейших конструкций, и многое упрощая на начальном этапе. На одном форуме по ГИ (который прочесть никак не собирался, оттого как 29 страниц, но нужное нашел на первой открытой) наконец, объявился критически настроенный читатель, который, скорей всего, никаких ГИ не строил, и, соответственно, не восторгался.
Он просто спросил, как тот мальчик в сказке про голого короля то, что все видели, но боялись спросить, чтобы не прослыть глупыми - а как быть с акустическими короткими замыканиями? Щит по-прежнему небольших размеров, с задней стороны открытый, и ничто не мешает излучению задних сторон многочисленных диффузоров, перебравшись с задней стороны щита на переднюю, интерферировать с излучением передних сторон, тем самым меняя величину звукового давления (как в меньшую, так и в большую сторону) в точке прослушивания, увеличивая неравномерность АЧХ и заваливая нижние частоты.
Вот с короткого замыкания и начнем. Потом к нему можно присовокупить другие вопросы. На ГИ, как правило, устанавливают 4 (считается минимумом), 9, 16, 25 или 36 одинаковых громкоговорителей. Все эти числа - квадраты порядковых числительных 2, 3, 4 , 5 и 6. Можно ведь и 49, и 64 установить, до бесконечности.
При таком раскладе щит будет квадратным. Иногда встречаются прямоугольные щиты, тогда количество громкоговорителей иное, поскольку на групповых излучателях громкоговорители устанавливаются плотно, корзина к корзине, этому придается особое значение.
Но мы начнем с одного громкоговорителя, установленного на квадратном щите, и притом в самом невыгодном месте - по центру. Хуже может быть только круглый щит с центральным расположением головки, но мы будем рассматривать лишь квадратные щиты с равным числом громкоговорителей по горизонтали и вертикали.
Ниже чертеж подобного щита с 1 громкоговорителем.
Считать следствие короткого замыкания будем для квадратного щита размером 1 м в полосе частот 10 Гц - 10 кГц, что не меняет общности – при размере щита 2 м данные будут относиться к диапазону частот с вдвое большими длинами волн, т.е. частотами 5 Гц - 5 кГц и т.п.
Смоделируем процесс в Excel, представим, что громкоговоритель (который предполагается точечным), излучает с равным давлением вперед и назад, и, поскольку щит не круглый, а расстояние от центра громкоговорителя до краев щита меняется, просчитаем расстояния от громкоговорителя до краев щита через каждый градус направления в плоскости щита.
Для каждого из 360 направлений, исходя из поворота фазы на 180° задней стороной диффузора, плюс изменение фазы за счет пробега волны до края щита, просчитывается общее изменение фазы, и складываются давления от передней и задней сторон диффузора в удаленной точке на оси громкоговорителя. За единичное давление, или 0 дБ, принято давление при бесконечном щите, в отсутствие влияния излучения задней стороны диффузора. Тем самым, теоретически возможны на отдельных частотах нулевое давление, когда обе волны приходят в противофазе, и удвоенное, при одинаковости фаз.
График приведен ниже.
Из графика следует, что даже при идеальном громкоговорителе, при данном размере щита на частоте 610 Гц наблюдается провал -14 дБ. Если подобный же спад допустить на нижней граничной частоте, она оказывается равной 62 Гц. Если же считать нижнюю частоту по спаду -3 дБ, она оказывается равной 124 Гц. Крутизна спада в области нижних частот 12 дБ/октаву, или 40 дБ/декаду, как у фильтра 2-го порядка.
Переходим к щиту с 4 громкоговорителями, чертеж ниже.
Для расчета громкоговорители предполагаются по-прежнему точечными, для практики построения щита можно считать, что они соприкасаются корзинами.
Методика расчета прежняя, по 360 направлениям через каждый градус в плоскости щита от каждого из громкоговорителей. Поскольку громкоговорители установлены на щите симметрично, достаточно произвести расчет для одного громкоговорителя. График ниже.
Наглядно видно, что нецентральное расположение одного громкоговорителя существенно сглаживает характеристику. Максимальный провал порядка -6 дБ на частоте 1300 Гц, подобное же снижение на частоте 105 Гц. Снижение -3 дБ на частоте 133 Гц. Крутизна спада в области нижних частот также 12 дБ/октаву или 40 дБ/декаду.
В области высоких частот, выше критической частоты громкоговорителя, что определяется его диаметром, диффузор уже не ведет себя как единое целое, и на верхних частотах оба графика достаточно условны. Но нас интересует поведение щита в области нижних частот.
Для 4 симметрично расположенных громкоговорителей звуковое давление на нижних частотах учетверится, но относительно базового уровня график не изменится, поэтому график выше отражает характеристику щита в целом. Так, в частности, с некоторой частоты с ростом числа громкоговорителей начинают складываться не давления, а акустические мощности, но про то разговор впереди, это самая мистическая сторона ГИ, возможно, и придающая им своеобразные характеристики и звучание.
Для наглядности ниже на одном графике совмещены характеристики щита с 1 и 4 громкоговорителями.
Комментарии, как говорится, излишни.
