.

Ленточные громкоговорители

Конструкцию ленточных громкоговорителей запатентовал в 1928 году инженер Gerlah из European Acoustic Laboratories. Однако начать их производство оказалось возможным только в 30-е годы, когда появились постоянные магниты. Общий принцип построения ленточных громкоговорителей показан на рис длинная тонкая гофрированная ленточка из алюминиевой фольги помещается между полюсами магнита

При приложении переменного тока к алюминиевому проводнику, находящемуся в магнитном поле, на него начинает действовать механическая сила Лоренца, направленная перпендикулярно поверхности ленточки и равная F = BLI, где B — индукция в зазоре магнита, L — длина проводника, I — сила тока. Поскольку ленточка очень легкая, то она получает достаточно большое смещение при малой величине приложенного тока. Так как ленточка получается довольно широкой (относительно диаметра проводника звуковой катушки), то ее активное сопротивление достаточно мало (порядка 0,047 Ом), поэтому излучатели обычно используются с входными трансформаторами (что позволяет повысить их входное сопротивление).

Ленточка обычно гофрируется, чтобы уменьшить нежелательные резонансные колебания, а также увеличить ее гибкость. Сзади ленточки часто делают замкнутый объем, гибкость воздуха которого создает дополнительную упругость. Чтобы уменьшить резонансы этой воздушной полости, ее обычно забивают пористым поглощающим материалом. Отсутствие резонансов диафрагмы позволяет получить однородную АЧХ до очень высоких частот. Для уменьшения искажений, вызванных несимметричностью и неоднородностью магнитного поля в зазоре (что представляет большую проблему для обычных электродинамических громкоговорителей), конструкция полюсов магнитной цепи оптимизируется таким образом, чтобы получить максимально однородное поле в зазоре. Индукция в зазоре обычно получается небольшая, ~2500 Гс, но из-за малой массы ленточки этого оказывается достаточно для получения большой чувствительности (~95 дБ/Вт/м). Связь требуемой чувствительности с площадью ленточки может быть получена с помощью следующей приближенной формулы: S = 1,52 • 102 • 10 LдБ/20/f 2 н • А,
где S — площадь ленточки, LдБ — уровень характеристической чувствительности громкоговорителя, А — амплитуда смещения ленточки в мм, f н — нижняя граничная частота.

Допустим, проектируется ленточный высокочастотный громкоговоритель с чувствительностью 110 дБ/Вт/м и нижней граничной частотой 5000 Гц. Амплитуда смещения ленточки не должна превышать 0,2 мм для обеспечения низкого уровня нелинейных искажений, тогда из формулы получается: S = 1,52 • 102 • 10 110дБ/20/50002 н • 0,2 = 9,6 кв. см Если взять ширину ленточки 0,8 см, то длина при площади 9,6 кв. см будет равна 12 см, что обычно и используется в высокочастотных громкоговорителях. Поскольку ленточка имеет значительную площадь, она быстро охлаждается, и поэтому на громкоговоритель можно подавать довольно большую мощность.

Из-за большой длины и узкой ширины громкоговоритель имеет широкую характеристику в горизонтальной плоскости (до 70 градусов на 20 кГц), что полезно для обеспечения широкого стереообраза. Правда, в вертикальной плоскости громкоговоритель имеет узкую характеристику направленности. Иногда это бывает полезным, так как помогает избежать нежелательных отражений от потолка и пола.

Несомненными преимуществами ленточных громкоговорителей перед обычными электродинамическими являются малое время атаки и спада звучания из-за небольшого веса ленточки (масса ~0,01 г, толщина 9 мкм), низкий уровень нелинейных и интермодуляционных искажений, ровная АЧХ и др., что позволяет получить прозрачное и чистое звучание на высоких частотах.

Хотя основы конструкции промышленных ленточных громкоговорителей были описаны в 70-е годы, особенно широкого распространения они не получили из-за необходимости применения довольно большой и дорогостоящей магнитной цепи, низкого импеданса, невысокой надежности и большой стоимости. В 1997 году A. L. Butler на конгрессе ASA (Acoustical Society of America) сделал доклад "Новое рождение ленточного громкоговорителя", что послужило толчком к новому всплеску интереса к нему. В этот период появились новые магнитные материалы, позволившие значительно снизить габариты магнитной цепи. Наибольшее распространение получили такие магнитные материалы, как неодим, которые имеют магнитную энергию почти в три раза выше, чем обычные феррит-бариевые магниты. Изменилась и технология изготовления ленточек (в некоторых случаях используется прочный полиимид, ламинированный слоем алюминия, например, в модели SA8535 фирмы Stage Accompany), и т. д. В результате современные конструкции ленточных излучателей обладают достаточной надежностью и приемлемой ценой.

В настоящее время производством таких громкоговорителей и акустических систем с ними занимаются десятки фирм: Stage Accompany (Голландия), Expolinear (Германия), Philips (Голландия), Bohlender-Graebener (США), Apogee Sound (США), Image Acoustics (США), Dali (Дания), Newform Research (Канада), Wisdom Audio (США) и другие.

Обычно ленточные громкоговорители используются в качестве высокочастотного звена в сочетании с низкочастотным блоком электродинамических громкоговорителей, однако имеются модели широкополосных ленточных громкоговорителей. Ленточные громкоговорители находят широкое применение в бытовой аппаратуре. За последние годы они начали применяться и в автомобильной акустике, в аппаратуре для озвучивания и др.