Коаксиально-контрапертурное СЧ/ВЧ звено: теория, практика и сравнение с аналогами

Искать не там, где светло, а там, где можно найти…

2007 – 2008

Широкополосные динамики обладают уникальным звучанием, однако имеют весьма значительный недостаток: в верхнечастотном диапазоне происходит резкое снижение чувствительности и сужение диаграммы направленности. Это приводит к существенной субъективной нехватке высоких частот, нарушению тонального баланса и сужению пространственной зоны стереоэффекта. Данная проблема является классической для однодрайверных систем, но может решаться по-разному. Для понимания глубины проблемы стоит рассмотреть, как решаются задачи пространственного распределения звука в других устройствах, например, в изодинамических наушниках, где драйвер занимает всю площадь мембраны.

Одной из известных альтернатив являются коаксиальные СЧ/ВЧ звенья. В таких конструкциях твитер направлен вперед и выступает вперед над диффузором СЧ динамика. Основной недостаток такого подхода — несогласованное по фазе и групповому времени задержки (ГВЗ) излучение головок в области совместного излучения. Кроме того, наблюдается недостаточная ширина диаграммы направленности (ДН) твитера, что ограничивает «сладкую зону» прослушивания.

Другой вариант — использование ВЧ-рупора на базе широкополосника. Это решение требует тщательного подбора и анализа, поэтому данный вопрос стоит рассмотреть отдельно. Рупорные системы позволяют эффективно расширить ДН, но часто ценой усложнения конструкции и внесения цветовых окрасок.

Совмещенное звено и технология DualConcentric

Существует также вариант совмещенного СЧ/ВЧ звена, где твитер встроен непосредственно в керн СЧ динамика. Ярким примером такой реализации являются динамики фирмы Tannoy по технологии DualConcentric. Это инженерное решение позволяет достичь идеального совпадения фазовых центров, однако конструкция получается сложной и, как правило, не подходит для самостоятельной реализации в формате DIY-конструкции из-за высоких требований к точности сборки и материалам.

Принцип работы контрапертурного излучения

Коаксиально-контрапертурное СЧ/ВЧ звено предлагает иной подход к решению проблемы сужения ДН. В отличие от классического твитера, излучающего «в лоб», контрапертурные системы используют принцип излучения через кольцевой зазор или специальную акустическую линзу. Это позволяет сохранить широкий угол рассеивания высоких частот, характерный для широкополосника, но при этом повысить эффективность излучения в ВЧ-диапазоне.

Ключевое преимущество такого подхода — устранение фазовых искажений на стыке СЧ и ВЧ диапазонов. Поскольку излучатель является единой конструкцией, проблемы с групповым временем задержки, свойственные раздельным коаксиальным системам, минимизируются. Это критически важно для сохранения естественности тембра и сцены.

Сравнение с твитерами в керне и рупорными системами

При сравнении с твитерами, установленными в керн (как у Tannoy), контрапертурное звено выигрывает за счет более плавного перехода и отсутствия резонансных пиков, возникающих в жестко закрепленных высокочастотных излучателях. В то же время, по сравнению с классическими рупорами, оно обладает меньшей направленностью и более естественной АЧХ без характерного для рупоров «гребенчатого» эффекта интерференции.

Преимущества для Hi-Fi систем и DIY

Для энтузиастов Hi-Fi и создателей акустики своими руками (DIY) коаксиально-контрапертурные решения представляют особый интерес. Они позволяют модернизировать существующие широкополосные динамики или создать новые системы с расширенной диаграммой направленности. Для достижения наилучшего результата важно правильно подобрать согласующие элементы, в том числе использовать качественные нормирующие усилители на дискретных элементах, которые обеспечивают минимальные искажения и высокую линейность сигнала.

Таким образом, коаксиально-контрапертурное СЧ/ВЧ звено представляет собой сбалансированное решение, сочетающее преимущества широкополосников (широкая ДН, естественность) и коаксиальных систем (совпадение фазовых центров). Несмотря на сложность расчета и изготовления, результат оправдывает затраченные усилия, предлагая слушателю глубокую и пространственную звуковую сцену.