Войти
фазоинвертор схема корпуса (поперечное сечение). 
фазоинвертор RCA полочные стереодинамики. A фазоинвертор система (также известная как с портом, вентилируемый блок или рефлексный порт ) - это тип корпуса громкоговорителя, в котором используется порт (отверстие) или вентиляционный вырез в корпусе и отрезок трубки или трубы, прикрепленный к порту. Этот порт позволяет звуку с задней стороны диафрагмы повысить эффективность системы на низких частотах по сравнению с обычным громкоговорителем в герметичном корпусе или закрытом корпусе или с бесконечной перегородкой.
Рефлекторный порт - отличительная черта этого популярного типа корпуса. Конструктивный подход улучшает воспроизведение самых низких частот, генерируемых вуфером или сабвуфером. Порт обычно состоит из одной или нескольких трубок, установленных на передней (перегородке ) или задней стороне корпуса. В зависимости от точного соотношения между параметрами драйвера , объемом корпуса (и наполнением, если оно есть), а также поперечным сечением и длиной трубки, эффективность может быть существенно улучшена по сравнению с характеристиками герметичного корпуса аналогичного размера. корпус коробки.
Двухдюймовая трубка с отверстиями, установленная в верхней части корпуса динамика Polk S10 в рамках проекта DIY audio. Этот порт расширяется. В отличие от громкоговорителей закрытого типа, которые почти воздухонепроницаемы, система фазоинвертора имеет отверстие, называемое портом или вентиляционным отверстием, в корпусе, обычно состоящее из трубы или воздуховода (обычно круглого или прямоугольного сечения). Воздушная масса в этом отверстии резонирует с «упругостью» воздуха внутри корпуса точно так же, как резонирует воздух в бутылке, когда поток воздуха направляется через отверстие. Другая часто используемая метафора - думать о воздухе как о пружине или резинке. Частота, на которой резонирует система коробка / порт, известная как резонанс Гельмгольца, зависит от эффективной длины и площади поперечного сечения воздуховода, внутреннего объема корпуса и скорости звука в воздухе.. В первые годы создания переносных динамиков разработчикам динамиков приходилось проводить обширные эксперименты, чтобы определить идеальный диаметр порта и длину трубки или трубы порта; однако в последнее время появилось множество таблиц и компьютерных программ, которые вычисляют для данного размера шкафа, насколько большим должен быть порт и какой длины должна быть трубка. Однако даже с этими программами некоторые эксперименты с прототипами все еще необходимы, чтобы определить, хорошо ли звучит корпус.
Небольшой динамик JVC с портом. Если резонанс вытяжной воздушной массы / упругости воздухозаборника выбран таким образом, чтобы его частота была ниже собственной резонансной частоты низкочастотного динамика, происходит интересное явление: обратная волна Излучение звука низкочастотного динамика инвертировано по полярности для диапазона частот между двумя резонансами. Поскольку обратная волна уже имеет противоположную полярность с передней волной, эта инверсия приводит два излучения в фазу (хотя выходное излучение отстает на один период волны) и, следовательно, они усиливают друг друга. Это имеет полезную цель - получить более высокий выходной сигнал (для любого заданного отклонения драйвера по сравнению с закрытым ящиком) или, наоборот, аналогичный выходной сигнал с меньшим отклонением (что означает меньшие искажения динамика). Штраф, понесенный за это усиление, - это растягивание времени: по сути, резонансный резонанс увеличивает выходную мощность основного драйвера, накладывая на него "резонансный хвост". Для частот выше естественного резонанса драйвера регулировка рефлекса не имеет никакого значения. Для частот ниже резонанса вентиляции инверсия полярности не выполняется, и происходит подавление обратной волны. Кроме того, водитель ведет себя так, как если бы он висел на воздухе, так как воздушная пружина коробки отсутствует.
Когда динамики предназначены для домашнего использования или для концертных выступлений с большой громкостью (например, с усилителем низких частот кабинеты динамиков и акустической системой динамиками и сабвуферами ), производители часто рассматривают преимущества переноса (усиление низких частот, более низкий уровень низких частот, повышенная эффективность), чтобы перевесить недостатки (шум порта, проблемы с резонансом). Дизайн популярен среди потребителей и производителей (корпуса динамиков могут быть меньше и легче для более или менее эквивалентной производительности), но для увеличения выходных басов требуется точное соответствие драйвера, корпуса и порта. Плохо согласованные конструкции отражателей могут иметь неблагоприятные характеристики или недостатки, что иногда делает их непригодными для настроек, требующих высокой точности и нейтральности звука, например студийный монитор громкоговорители для использования звукорежиссерами в средствах мониторинга, студиях звукозаписи и т. Д. Однако можно спроектировать систему фазоинвертора, которая в основном преодолевает эти недостатки; а качественные конструкции с фазоинвертором обычно используются в сложных условиях по всему миру.
Корпус пассивного радиатора с установленным спереди пассивным радиатором; Также используется задний или боковой монтаж. Пассивные излучатели «похожи по работе с портированными» фазоинверторными системами, и оба метода используются по одной и той же причине: «... расширить низкочастотную характеристику системы [корпус динамика]. " «Безусловно, порт является наиболее распространенным средством расширения низких частот в корпусе. Второй по распространенности расширитель низких частот для громкоговорителей называется пассивным излучателем». Пассивный радиатор - это использование одного или нескольких дополнительных конусов (диафрагм) в шкафу вместо портов. Эти пассивные диафрагмы не имеют магнита или звуковой катушки и не подключены к усилителю мощности. Пассивные радиаторы еще называют «дронами».
Маленькая колонка Keesonic Kub. При снятой передней решетке порт виден между двумя драйверами. Влияние различных параметров динамика, размеров корпуса и размеров порта (и воздуховода) на характеристики фазоинверторных систем не было хорошо изучено до начала 1960-х годов.. В то время пионерские исследования А. Тиле и Ричард Х. Смолл связали эти факторы в серии «согласований» (наборов соответствующих параметров динамика ), которые дали полезные, предсказуемые ответы. Это позволило производителям динамиков разрабатывать динамики, подходящие для корпусов различных размеров, и с большой предсказуемостью согласовывать корпуса с заданными динамиками. Все это ограничено законами физики, которые подробно описаны в работе Тиле и Смолла. Невозможно иметь небольшой динамик в небольшом корпусе, обеспечивающий расширенный басовый отклик при высокой эффективности (т.е. требующий только маломощный усилитель). Возможно иметь два из этих атрибутов, но не все; это было названо Железным Законом Гофмана после того, как Дж. Антон Хофманн из KLH написал резюме (с Генри Клосс ) работы Эдгара Виллчура годами ранее. Создаваемое звуковое давление зависит от эффективности динамика, механической или тепловой мощности динамика, потребляемой мощности и размера динамика.
Вентиляционное отверстие фазоинвертора. 
Маленькая пластиковая компьютерная колонка с питанием от Harman Kardon с фазоинвертором. Такая резонансная система усиливает басовую характеристику динамика и, при правильной конструкции может расширить частотную характеристику комбинации драйвер / корпус до уровня ниже диапазона, который драйвер воспроизводил бы в герметичной коробке аналогичного размера. Резонанс корпуса имеет дополнительное преимущество, поскольку он ограничивает движение диффузора в диапазоне частот, сосредоточенных вокруг частоты настройки, уменьшая искажения в этом диапазоне частот. Переносные корпусные системы дешевле, чем акустическая система с пассивным излучателем с такими же характеристиками; в то время как пассивная радиаторная система требует одного или двух динамиков типа «дрон-диффузор», для портовой системы требуется только отверстие или порт и длина или трубка.
В некоторых электронных клавиатурах используются встроенные динамики для улучшения воспроизведения низких частот и качества звука. На изображении представлен Yamaha DGX-202. Кабинеты с фазоинвертором имеют относительно плохую переходную характеристику, вызывающую «размытие» или более длительный резонанс басовых нот. Хотя звук, исходящий из порта, может иметь ту же фазу, что и от передней поверхности, но он никогда не может быть одновременно, таким образом, расширенная энергия низких частот на самом деле является шумом, замаскированным под сигнал. Маскировка работает только тогда, когда звук представляет собой непрерывный тон (одна из причин, почему некоторые люди предпочитают определенный вид музыки для своей аудиосистемы), но наиболее явно проявляется при воспроизведении звука перкуссии. По той же причине у кроссовера Linkwitz-Riley такая же проблема.
Низкочастотный драйвер в системе корпуса резонансного динамика, такой как шкаф с портами или корпус с пассивным излучателем, не может запускаться и останавливаться мгновенно, как в герметичном корпусе. Для достижения своих низких частот, портированные корпуса динамиков создают два резонанса в шахматном порядке. Один от водителя и воздух в коробке, а другой от воздуха и порта в коробке. Это более сложный случай, чем эквивалентная запечатанная коробка. Это вызывает увеличенную временную задержку (увеличенную групповую задержку, обусловленную двойными резонансами) как при начале вывода низких частот, так и при его прекращении. Следовательно, ровный устойчивый басовый отклик не возникает одновременно с остальным звуковым выходом. Вместо этого он начинается позже (с запаздыванием) и со временем накапливается в виде длинного резонирующего «хвоста». Из-за этой сложной частотно-зависимой нагрузки корпуса с портами обычно приводят к более плохой переходной характеристике на низких частотах, чем в хорошо спроектированных системах с герметичными коробками. Другая проблема заключается в том, что для большого шкафа потребуется длинная трубка с отверстиями для правильной настройки, а это означает, что шкафы с фазоинвертором могут быть больше, чем шкаф с пассивным радиатором с аналогичными характеристиками.
Еще один компромисс для этого расширения заключается в том, что на частотах ниже "настройки" порт разгружает диффузор и позволяет ему двигаться так, как если бы динамик вообще не был в корпусе. Это означает, что динамик может выходить за пределы безопасных механических ограничений на частотах ниже частоты настройки с гораздо меньшей мощностью, чем в герметичном корпусе аналогичного размера. По этой причине мощные системы с фазоинвертором часто защищены фильтром верхних частот, который удаляет сигналы ниже определенной частоты. К сожалению, электрическая фильтрация добавляет дополнительную частотно-зависимую групповую задержку. Даже если такую фильтрацию можно настроить так, чтобы не удалять музыкальный контент, она может мешать звуковой информации, связанной с размером и обстановкой места записи, информацией, которая часто присутствует в спектре низких частот.
В этом стеке усилитель низких частот корпуса динамиков, каждый кабинет имеет порт. Слышен ли их эффект в правильно спроектированной системе, остается предметом споров. Плохо спроектированная система фазоинвертора, обычно слишком высоко или слишком слабо настроенная, может звенеть на частоте настройки и создавать "гулкую" однотонную окраску низких частот. Фактически, это происходит из-за того, что резонанс порта накладывает свои характеристики на воспроизводимую ноту, и сильно усугубляется, если резонанс порта совпадает с одним из резонансных режимов комнаты, что не является необычным явлением. В общем, чем ниже частота настроенного порта, тем менее нежелательными могут быть эти проблемы.
Порты часто помещаются в переднюю перегородку и, таким образом, могут передавать нежелательные средние частоты, отраженные изнутри коробки. При уменьшении размера порт может также создавать «шум ветра» или «гудение» из-за турбулентности вокруг отверстий порта при высоких скоростях воздуха. Корпуса с портом, обращенным назад, в некоторой степени маскируют эти эффекты, но их нельзя ставить прямо у стены, не вызывая слышимых проблем. Им требуется некоторое свободное пространство вокруг порта, чтобы они могли работать по назначению. Некоторые производители включают порт, обращенный к полу, в стойку или основание динамика, что обеспечивает предсказуемую и воспроизводимую производительность порта в рамках проектных ограничений.
Сжатие порта - это снижение эффективности порта по мере увеличения уровня звукового давления. По мере того как портированная система играет громче, эффективность порта уменьшается, а искажения, излучаемые портом, увеличиваются. Это можно уменьшить за счет конструкции порта, но полностью исключить его нельзя. Асимметричную нагрузку на конус привода при использовании на высоком уровне можно уменьшить, разместив перегородку на внутреннем конце патрубка порта. Эта перегородка также может служить конструктивным элементом жесткости ограждения.
Шкафы сабвуфера, используемые в домашнем кинотеатре и системах звукоусиления, часто снабжены портами или вентиляционными отверстиями. Шкафы с усилителем низких частот и шкафы с усилителем для клавиатуры , которые должны воспроизводить низкочастотные звуки до 41 Гц или ниже, часто имеют порты или вентиляционные отверстия, которые обычно находятся на перед шкафом (правда, они тоже находятся сзади). Даже в некоторых дорогих hi-fi динамиках есть тщательно продуманные порты.
