Примером высококачественных звуковоспроизводящих систем могут служить выпускаемые промышленностью кино театральные громкоговорители и агрегаты. Правда, они весьма дороги и громоздки, но обладают высокими техническими и эксплуатационными показателями. Представление о такой высококачественной системе может дать агрегат 30А-9АМ, входящий в комплект звуковоспроизводящей четырехканальной стереофонической аппаратуры КЗВТ-4. Этот агрегат состоит из мощного низкочастотного и двух высокочастотных громкоговорителей. Высокочастотные громкоговорители размещены на низкочастотном и смещены один по отношению к другому по вертикали и раздвинуты ло горизонтали (рис. 1). Каждый из высокочастотных громкоговорителей имеет поворотное приспособление, (позволяющее изменять угол наклона рупора. Высокочастотный громкоговоритель содержит две головки 1А-13А, присоединенные с помощью V-образной горловины к небольшому металлическому рупору прямоугольного сечения, имеющему критическую частоту 260 гц. Выходное отверстие рупора соединено с акустической линзой, которая расширяет характеристику направленности рупора в горизонтальной плоскости.
Рис. 1. Внешний вид агрегата 30А-9АМ
Акустическая линза состоит из 14 пластин, расположенных под разными углами к оси рупора. Низкочастотный громкоговоритель состоит из четырех головок 2А-9, соединенных с коротким (направляющим) экспоненциальным рупором прямоугольного сечения, который вместе с головками установлен в ящике трапециевидной формы. Сверху и снизу рупора имеются два фазоинверсных отверстия, а к его выходному отверстию с двух сторон приставлены щиты.
Такая конструкция ящика увеличивает на 3—5 дб отдачу на частотах ниже 100 гц.
Двухполосный агрегат 30А-9АМ имеет следующие электроакустические данные: потребляемая мощность — 30 вт; полоса воспроизводимых частот 40—10 000 гц при неравномерности +/-6 дб; угол характеристики направленности: в горизонтальной плоскости в пределах +/-500, в вертикальной—в пределах +/-30°. Габариты агрегата 510х300х130 см. Низкочастотные головки типа 2А-9 имеют постоянные магниты, высокочастотные головки — обмотки возбуждения.
Акустические системы, которыми оснащается вещательная радиоаппаратура (приемники, радиолы, телевизоры и т. п.), отличаются от кинотеатральных тем, что они обычно входят в единый конструктивный комплекс с радиоэлектрической частью устройства. Кроме того, стремление по возможности удешевить стоимость вещательной аппаратуры накладывает свой отпечаток и на конструкции акустических систем. Однако у радиовещательной аппаратуры высшего класса качественные показатели весьма высоки. Эта аппаратура отличается также тщательно и художественно выполненным внешним оформлением.
Примером высококачественной аппаратуры может служить консольная радиола «Кристалл». Ёе акустическая система состоит из двух низкочастотных громкоговорителей типа 4ГД-1, смонтированных на передней панели, и среднечастотного громкоговорителя ЗГД-7, установленного .в верхней части передней панели вместе с двумя высокочастотными громкоговорителями ВГД-1. Два .громкоговорителя ВГД-1 или 1ГД-9, установленные на боковых стенках ящика, воспроизводят средние и высшие частоты. Размещение громкоговорителей в радиоле «Кристалл» показано на рис. 2. Акустическая система радиолы обладает высокими показателями: диапазон воспроизводимых частот 30—18000 гц; частотная .характеристика усилителя имеет подъем «а крайних частотах диапазона на 6—8 дб; повышение отдачи на низших и высших частотах обеспечивает более глубокую регулировку тембра; характеристика направленности радиолы в горизонтальной плоскости имеет вид окружности почти до самых высоких частот.
Рис. 2. Расположение громкоговорителей в акустической системе радиолы "Кристалл"
В некоторых консольных радиолах и телевизорах для акустических систем отводится нижняя часть ящика с малой высотой и большой шириной. & связи с такой конфигурацией, для устранения нежелательного резонанса воздушного объема, низкочастотные громкоговорители устанавливаются в этих радиолах и телевизорах не на передней панели ящика, а на некотором расстоянии от нее. На рис. 3 показано расположение различных типов громкоговорителей одной из консольных радиол. В ряде случаев для улучшения воспроизведения низших частот один из низкочастотных громкоговорителей устанавливается на дне ящика.
Рис. 3. Расположение громкоговорителей в одной из высококачественных радиол
Дальнейшее (повышение качества звуковоспроизведения и приближение к естественному звучанию может быть получено при использовании трехканальной распределенной системы, которая устанавливается отдельно от радиоприемника или телевизора. Подобная система, разработанная в Ленинградском институте радиовещательного приема и акустики им. А. С. Попова, состоит из низкочастотной, среднечастотной и высокочастотной групп. Низкочастотная группа, воспроизводящая полосу частот от 40 до 500 гц, состоит из двух громкоговорителей 4ГД-1, установленных в закрытом ящике, внутренние стенки которого обиты ватой. Ящик имеет вид треугольной призмы и устанавливается в углу комнаты, что улучшает воспроизведение низших частот. Размеры его фронтальной панели 700х350 мм, угол между стенками 60°. Для воспроизведения средних частот (от 300 до 8000 гц) используется громкоговоритель 5ГД14, в котором снят высокочастотный конус. Громкоговоритель установлен в ящике, имеющем форму неправильной треугольной призмы с размерами передней панели 230х270 мм и углом между стенками, равным 45°.
Этот ящик также закрытый, вследствие чего основная резонансная частота громкоговорителя повышается до 300 гц. Высокочастотная группа состоит из двух громкоговорителей ВГД1 или 1ГД9, каждый из которых помещен в закрытый ящик, также имеющий форму неправильной треугольной призмы с размерами передней панели 120хI50 мм и углом между стенками, равным 45°. Высокочастотные громкоговорители воспроизводят полосу частот от 5000 до 18 000 гц. Среднечастотный громкоговоритель помещается на стене, на расстоянии 3—4 м от низкочастотного; высокочастотные громкоговорители помещаются на боковых стенах комнаты на расстоянии 4 л от стены, на которой расположен среднечастотный громкоговоритель. Представление о расположении громкоговорителей дает рис. 4. Эта система предназначается для озвучания достаточно больших помещений. Распределенная система вынесенных громкоговорителей воспроизводит полосу частот от 40 до 18 000 гц при незначительных интермодуляционных и других искажениях.
Рис. 4. Расположение громкоговорителей в выносной распределенной трехполосной системе звуковоспроизведения:
В некоторых любительских конструкциях акустических агрегатов также удалось достичь весьма высоких качественных показателей. Здесь мы приводим описание двух любительских конструкций, последняя из которых экспонировалась в 1950 т. на XVI Всесоюзной выставке радиолюбительского творчества. В этой акустической системе был использован совершенно новый по принципу работы высокочастотный громкоговоритель — ионофон.
Простой по устройству высококачественный двухполюсный акустический агрегат разработан радиолюбителями Ю. Хабаровым и Б. Хохловым (см. «Радио»» 1959 г., № 1, стр. 41). Этот агрегат представляет сабой фазоинвертор, сделанный из фанеры толщиной 16 мм * и предназначенный для установки в углу комнаты. Обе: задние, верхняя и нижняя, стенки ящика покрываются с целью звукопоглощения толстым (15—-20 мм) слоем строительного войлока или стекловолокна. Конструкция и размеры ящика показаны на рис. 5. Низкочастотные-громкоговорители 5ГД10 и эллиптический 5ГД14 установлены на передней панели фазоинвертора. Три высокочастотных громкоговорителя 1ГД9, имеющие частоту резонанса подвижной системы порядка 150— 180 гц, установлены в отдельной секции в верхней части ящика: один в середине и два по бокам. Такое расположение высокочастотных громкоговорителей обеспечивает более широкую характеристику направленности. Агрегат рассчитан на работу от двухполосного усилителя с рабочей полосой частот от 40 до 12 000 гц; мощность низкочастотного усилителя — порядка 10 вт, высокочастотного — 5 вт; частоты разделения в пределах 800—1000 гц.
Рис. 5. Конструкция и размеры ящика двухполосного акустического агрегата
* Можно склеить из двух или трех слоев более тонких фанерных листов или попользовать материал меньшей толщины с вибродемпфирующим покрытием.
Звуковоспроизводящий агрегат с ионофоном, разработанный и выполненный группой ленинградских (радиолюбителей,— Е. Плотинным, Б. Каратеевым и В. Прюту (ом. «Радио», 1959 г., № 12, стр. 18—22), представляет собой трехполосную акустическую систему. Низкочастотная полоса (30—700 гц) воспроизводится одним диффузорным громкоговорителем 10ГД-4Б; в среднечастотной полосе (700—5000 гц) работают два громкоговорителя 4ГД-1 и высокочастотная полоса (от 5 до. 18—20 кгц .и выше) воспроизводится с помощью ионофона. Размещение громкоговорителей показано на рис. 6. Весь агрегат помещен в деревянный ящик консольной конструкции размером 125X70X50 ом. Работа ионофона основана на использовании термоионного излучения, образующегося в результате коронного разряда в газе (в том числе в воздухе), которое, будучи промодулировано звуковой частотой, может служить источником звуковых колебаний. Ионофон состоит из кварцевой трубки особой формы, внутри которой помещен коронирующий электрод, который через высоковольтный трансформатор (трансформатор Тесла) подключается к достаточно мощному модулятору (лампа ГУ-32), работающему на частоте 31,5 Мгц и собранному то схеме анодной модуляции. Глубина модуляции достигает 20—30%. Особенность конструкции ионофона заключается в отсутствии каких-либо механических деталей, служащих для преобразования электрических колебаний в звуковые. Этим достигается практическая безынерционность системы, не имеющей собственных резонансных частот, а потому позволяющей воспроизводить без искажений частотный диапазон до 20 и более килогерц. В ионофоне осуществляется прямое преобразование электрической энергии в колебания ионизированных молекул воздуха. Для эффективной передачи колебаний в окружающую среду в ионофоне используется небольшой экспоненциальный рупор, сочлененный с кварцевой трубкой и имеющий критическую частоту порядка 2000 гц.
Рис. 6. Трехполосный акустический агрегат с ионофоном:
Электрическая часть низкочастотной и среднечастотной полос установки состоит из усилителя мощностью 10 вт с рабочей полосой 30—5000 гц при неравномерности не более 2 дб и нелинейных искажениях менее 2%. Разделение полосы на низкочастотную и среднечастотную (частота деления 700 гц) осуществляется фильтрами после выходного трансформатора. Напряжение низкой частоты на модулятор ионофона подается с выхода обычного по схеме двухтактного усилителя с рабочей полосой 5—20 кгц при неравномерности порядка 1,5 дб и .нелинейных искажениях менее 2% во всем диапазоне.
Питание установки осуществляется от двух выпрямителей, собранных на диодах ДГЦ-27 и рассчитанных на выходное напряжение 340 и 510 в. Вся электрическая часть вместе с ионофоном размещается в отдельном отсеке в верхней части радиолы. Трудности изготовления самого ионофона и необходимость иметь для его питания .мощную и сложную по схеме электрическую часть полностью окупаются чрезвычайно высоким качеством звуковоспроизведения, мало отличающимся от естественного звучания.