Хочешь больше баса с того же усилителя и думаешь про фазоинвертор вместо закрытого ящика? Разумная мысль, но у ФИ есть своя цена. Закрытый ящик запирает заднюю волну динамика внутри, а фазоинвертор через трубу или щель пускает её в дело. Ниже о том, как это работает, и прикидка ФИ для реального сабвуфера НОЭМА 300ГДН30-4.
Фазоинвертор (ФИ, vented box, bass reflex) - это корпус с портом, настроенным на частоту Fb. Воздух в порту и воздух в ящике образуют резонатор Гельмгольца.
Как работает фазоинвертор?
Около Fb порт излучает в фазе с диффузором и добавляет отдачи, а сам диффузор почти стоит на месте. Выше Fb работает в основном диффузор. Ниже порт и диффузор гасят друг друга, и спад идёт уже 24 дБ/окт.
Настройку ящика легко проверить по импедансу: у ФИ вместо одного пика два, а минимум между ними приходится на Fb.
Чем ФИ лучше и хуже закрытого ящика?
| Особенность | Что это даёт |
|---|---|
| Больше отдачи около Fb | Громче на тех же ваттах |
| Малый ход у Fb | Меньше искажений в зоне настройки |
| Крутой спад и групповая задержка | Бас может казаться «медленнее» |
| Ниже Fb ход не ограничен | Обязателен сабсоник |
| Размер корпуса и порта | Обычно больше ЗЯ |
Подходит ли НОЭМА 300ГДН30-4 под ФИ?
Для ФИ чаще всего берут динамики с низкой Qts (0,2–0,45) и высоким EBP. Проверим 12-дюймовый НОЭМА 300ГДН30-4:
- Qts = 0,24, в нижней части диапазона. Подходит.
- EBP = Fs / Qes = 20 / 0,24 ≈ 83. Высокий, тоже за ФИ.
- Vas = 181 л, большой. Корпус с портом выйдет немаленьким, место в багажнике прикинь заранее.
- Xmax = 12 мм. Запас хода хороший, но ниже Fb он кончится быстро, если не поставить сабсоник.
Это ориентиры, а не приговор: окончательно решают рекомендации производителя и расчёт. И ФИ здесь не единственный путь. У меня в Mark X стоят две такие НОЭМА, каждая в закрытом ящике на 32 л. А вообще мой любимый формат: две «десятки» в ЗЯ: низ в машине добирает салон.
Как рассчитать фазоинвертор по шагам?
- Выбери Fb под задачу, для SQ в машине обычно 30–40 Гц. Помни, что салон добавит низа сам (см. усиление салона).
- Посчитай объём и порт. Проверь скорость воздуха в порту на громкости, иначе порт начнёт свистеть.
- Поставь сабсоник на 0,7–0,8 × Fb. Для Fb 30 Гц это 21–24 Гц, для 40 Гц 28–32 Гц.
- После сборки проверь Fb по минимуму импеданса между двумя пиками. Минимум не там, где считал? Подгоняй длину порта.
На чём горят новички с фазоинвертором
- Забыть про сабсоник и услышать стук катушки на низкочастотном треке.
- Сделать узкий порт ради компактности. На громкости он шумит.
- Не проверить готовый ящик замером и жить с другой Fb, чем рассчитывал.
А если порт уже свистит?
Порт шумит, когда скорость воздуха в нём слишком высокая: поток срывается на краях и превращается в свист и «пыхтение». Обычно виноват узкий порт, сделанный ради компактности. Ориентир, который часто берут при расчёте: держать пиковую скорость воздуха в порту не выше примерно 17 м/с на рабочей громкости. Помогают большее сечение порта и скруглённые края.
Да, нужен. Ниже частоты настройки Fb порт перестаёт нагружать диффузор, и ход растёт очень быстро даже на инфранизах, которых ты не слышишь. Эти частоты съедают ход и мощность усилителя и рано или поздно доведут до стука. Ориентир для сабсоника: 0,7–0,8 × Fb, то есть 21–24 Гц для фазоинвертора, настроенного на 30 Гц.
Резонатор Гельмгольца - это объём воздуха с горлышком, как бутылка, которая гудит, если дуть над ней. Воздух в горлышке работает как масса, а воздух в объёме как пружина. В фазоинверторе роль горлышка играет порт, роль бутылки корпус, а частота, на которой они резонируют вместе, и есть частота настройки Fb.
Длиннее порт, ниже частота настройки Fb: масса воздуха в нём растёт. Если увеличить сечение порта при той же длине, Fb поднимется, поэтому широкий порт для той же настройки приходится делать длиннее. Отсюда вечный компромисс: узкий порт короче, но шумит, широкий тихий, но длинный и не всегда помещается в корпус.
Чаще всего берут сабвуферы с низкой Qts, примерно 0,2–0,45, и высоким EBP = Fs / Qes. Например, у НОЭМА 300ГДН30-4 Qts 0,24 и EBP около 83, такой динамик нормально работает и в ФИ, и в закрытом ящике. Окончательно решают расчёт и рекомендации производителя. Подобрать модель можно в разделе сабвуферов.
Фазоинвертор даёт больше баса на ватт, но требует точной настройки и защиты. Сравнить его с закрытым ящиком под свою машину поможет шаг «Выбор оформления для динамиков», а сабсоник и сведение с фронтом разобраны в «Настройке системы». Посчитать ЗЯ или ФИ под свой динамик можно в калькуляторе E.BAEV.Air.
Посчитал ФИ и сомневаешься в порте? Выложи расчёт в Telegram-чат, проверим цифры.
Источники
- A. N. Thiele, «Loudspeakers in Vented Boxes», Proceedings of the IRE Australia, 1961
- R. H. Small, серия статей о закрытых и фазоинверторных системах, Journal of the Audio Engineering Society, 1972–1973
- Л. Беранек, «Акустика» (русский перевод, 1965)
- А. П. Ефимов, А. В. Никонов, М. А. Сапожков, В. И. Шоров, «Акустика. Справочник», 1989
- С. Д. Бать, «Любительские громкоговорители»
См. также: Fb, ЗЯ (Закрытый ящик), Сабсоник.