Loa và Crossover 4

• Ngày đăng: 09-10-2017, 11:20 am
• Lượt xem: 1175
• • Share

Thiết kế horn mid/high (Mid/High Horn Designs)

Cấu hình horn cơ bản, đã sử dụng rộng rãi trên thực tế hơn nửa thế kỷ qua, là của một horn hàm số mũ hay cấp số nhân (exponential). Hình 9.2 cho thấy những đường biểu diễn loại horn này.

Hình 11 cho thấy mô tả horn tròn theo cấp số nhân. Thiết kế này cho thấy nó sử dụng chủ yếu như horn tần số cao. Đây là loại horn phát tán ra hình gần như hình nón. Mô hình hình nón với loại horn này đôi khi rất rộng chung quanh điểm crossover (thường là 800Hz - 3kHz) và được thu hẹp theo tần số, có khuynh hướng phát triển lượng beaming tần số cao. Đây là loại horn có thể thấy dùng trong loa monitor sân khấu ở những vị trí microphone cố định.
Bằng cách tăng tỷ lệ loe và dùng miệng rộng hơn, như trong hình 11-B và D, sự thay đổi mô hình có thể giảm đáng kể, mặc dù điều này cũng làm giảm tải của driver, đòi hòi một điểm crossover cao hơn với một driver cụ thể (và VHF (very high trequence) beaming vẫn còn hiện diện ở đây cũng vẫn được). Thí dụ tuyệt vời về phương pháp này thấy trong loại loa Meyer UM -1 thể hiện trong hình 11, trong đó driver vượt qua bên trên tần số có thể sử dụng tối thiểu của driver gần hai octave. (Một chút về lịch sử âm thanh xưa cũ ở đây: Horn sợi thủy tinh sử dụng rộng đầu tiên cũng là horn tròn theo cấp số nhân, giới thiệu của Community Light and Sound trong cuối những năm 1960 để bao phủ những khoảng trống của mid-range tồn tại bởi hệ thống hai way thường sử dụng trong concert pro-sound trước thời điểm đó).
Thông thường, horn tròn tần số cao được bổ sung một thấu kính âm học (acoustic lens) để giúp việc phát triển ra mô hình nào phù hợp hơn. Biến thể từ dạng horn này liên quan đến miệng hình bầu dục, cũng được thiết kế chủ yếu hay sử dụng với thấu kính (lens). Acoustic lens thường mang hình thức xếp mái hắt (stacked louvers) lên nhau đặt ở phía trước của horn hay đĩa đục lỗ gắn bên trong horn.

Horn thẳng hàm mũ (straight exponential), như mô tả trong hình 12 A, khuynh hướng có mô hình hướng chặt chẽ, tiếp cận theo hình chữ nhật. Horn loại này có thể vẫn còn khá phù hợp trong kiểu mẫu nằm ngang qua tất cả, nhưng giải tần cao tại band chỉ định của horn, lên đến khoảng 60° (horn thẳng với những vách bên có góc rộng hơn 60° có khuynh hướng không phù hợp với mô hình nào). Tuy nhiên, tùy thuộc vào kích thước horn, những mô hình theo chiều dọc có thể rất khác nhau theo tần số. Một trở ngại với thiết kế này là tần số cao vẫn xuất hiện beaming trước khi đạt tới giải cao, của hầu hết driver. (Điều này dĩ nhiên phụ thuộc vào driver, thường là horn HF (high trequence) của loại này sẽ có khuynh hướng cho ra đặc tính beaming trên khoảng 5kHz - 8kHz, tùy thuộc vào horn). Loại horn này thấy sử dụng khá rộng rãi như horn mid-range hay upper-mid-range, và thỉnh thoảng kiểm soát những ứng dụng mô hình phân trang (controlled pattern paging applications).

Biến thể của mô hình tập hợp lớn và có phần phức tạp hơn, có trong loại straight exponential thể hiện trong hình 12-B, loại miệng loa có độ mở rộng chiều dọc tương đối hẹp. Việc mở rộng theo cấp số nhân ở hai bên cạnh là của thiết kế này. Những loại horn thể hiện trong hình 9.12-B cho ra beaming VHF đáng kể, với mô hình dọc rất rộng dưới 4kHz (thường vượt quá 120° dưới 1kHz). Loại horn này có thể sử dụng tốt nhất cho thiết bị nearfield, chẳng hạn như loa monitor sân khấu.

Horn đa tế bào (multi-cell), như mô tả trong hình 12-C, có khả năng cung cấp tác động mô hình kiểm soát khá hiệu quả ở upper-mid và high nếu miệng nó đủ lớn. Đây là loại horn bao gồm rất nhiều horn exponential sắp xếp trong cấu hình đa tế bào, có một họng chung do một driver tác động. Đây là loại horn, do kích thước thông thường của nó theo truyền thống được dùng chủ yếu trong cài đặt cố định vĩnh viễn, cũng từng phần giải quyết các vấn đề tần số cao bị beaming. Những thỏa hiệp, như minh họa trong biểu đồ đi kèm, là những cái gọi là lobing (quét). Loại lobing VHF thật sự là kết quả của biểu hiện đặc trưng beaming của mỗi tế bào.

Hình 11

Horn loe cơ bản

(A) Tỉ lệ loe thấp.

(B) Tỉ lệ loe cao.

Đối với horn có kích thước cho trước, tỉ lệ loe thấp, có thể có khuynh hướng dùng tần số thấp hơn tối thiểu. Nguyên tắc cơ bản áp dụng cho horn tần số thấp, mid và high, trong thể loại tương ứng với nó về kích cỡ. Horn có tỉ lệ loe thấp và kích cỡ miệng nhỏ (như A), cho dù, có khuynh hướng bộc lộ thay đổi mô hình rộng hơn.

Hình dưới: Hai thí dụ thương mại của horn exponential tròn.

(C) JBL 2305 potato masher (máy nghiền khoai tây), dùng một thiết kế thấu kính âm học gọi là một tấm đục lỗ để hỗ trợ sự phát tán giải VHF. horn này dùng một tỷ lệ loe tương đối thấp cho một thiết kế tần số cao nhỏ gọn.

(D) Meyer UM-1, dùng horn HF có tỉ lệ loe tương đối cao.

Horn tỏa ra từ tâm (radial), như mô tả trong hình 13, liên quan đến đường biểu diễn exponential xoay một góc ngang nhất định. Truyền thống đôi khi gọi là horn hình quạt (sectoral), vì mặt bên hông định rõ một khu vực hay góc nhất định mà horn dự định phát tán âm thanh output của nó vào đó. Đường biểu diễn theo cấp số nhân trong hầu hết thiết kế bố trí tỏa xuyên tâm (ngoại trừ vài loại hồi xưa hay rẻ tiền gần đây) được sửa đổi để những tần số cao nhất phát tán phần nào ra phía ngoài (về mặt kỹ thuật có thể làm được điều này mà vẫn giữ được tỷ lệ loe (flare) cơ bản theo cấp số nhân). Thiết kế này, đã dùng rất nhiều phiên bản trong số đó kể từ năm 1950, vẫn còn để lại hai nhược điểm:

Thứ nhất, ngay cả thiết kế lớn tốt nhất (horn họng 2” HF và mid-horn cone-driven 10 -12”) có khuynh hướng phô bày đặc tính beaming trong những tần số cao nhất, (những thỏa hiệp kỹ thuật không thể tránh khỏi điều này, sẽ mô tả ngắn gọn sau). Thứ hai, trong khi mô hình nằm ngang khá nhất quán trong tất cả tần số cao, mô hình chiều dọc thay đổi rất rộng trong vài mẫu thiết kế, hơn 100° ở khoảng 800Hz, và nhỏ hơn 20° ở 10kHz.

Hình 13
Horn radial (hình quạt).
Đây là loại horn cũng có thể đặt phía sau mặt phẳng phía trước, như hiển thị ở bên phải. Đồng thời, có thể cắt nhỏ horn để đạt được một mặt phẳng phía trước khi kết thúc loe ra, thể hiện ở hình dưới bên phải. Sự phát tán điển hình hiển thị ở hình bên dưới.

Để giúp phát tán những mức high cực đại, vài thiết kế horn kết hợp ý tưởng multi-cell với loe (flare) tròn. Một thiết kế cơ bản, Altec cổ điển 811 và 511 Horn Voice of the Theater lần đầu tiên được đưa vào sử dụng rộng rãi vào những năm 1950, dùng vây thẳng đứng loe ra bên ngoài (gần miệng) của horn để giúp phát tán cũng như để liên kết phase. Một trong những cách tiếp cận phát tán những mức cao cực đại khác đi đến dạng có nhiều khe cửa (slot) trong họng của horn. Horn này, đưa ra thị trường bởi Northwest Audio, là một thiết kế nổi tiếng ở những năm tiếp theo giữa thập kỷ 1970 (cũng trong phần lớn horn cho ra chất lượng âm thanh dễ nghe, chủ yếu là do vật liệu sử dụng). Cách tiếp cận này vẫn có khuyết điểm là đôi khi có lượng lobing kết thúc quá cao (tương tự như mô hình thể hiện trong hình 12- C), cùng với sự biến đổi mô hình theo chiều dọc đề cập ở trên.

Trong vòng hai thập kỷ qua, hai vấn đề thay đổi mô hình theo chiều dọc và tần số cao beaming đã giảm mạnh, vài trường hợp hầu như bị loại bỏ, với cách tiếp cận thiết kế mới hơn. Horn có khuynh hướng không có những vấn đề này nghiêm trọng nhất thường gọi là horn constant-directivity, (ngắn gọn gọi là horn CD). Cách tiếp cận cơ bản lần đầu tiên được bán tại Mỹ của Electro-Voice bắt đầu từ giữa những năm 1970. Vài phiên bản horn CD sử dụng bước chuyển tiếp để loe ra (flare) theo cấp số nhân trong cả hai chiều dọc và ngang (như trong hình 14).

Hình 14

Horn hiện đại constant-directivity (CD) điển hình.

Còn tiếp...