Четвертьволновой резонатор - уникальный тип оформления для сабвуферов. В этой статье узнаете все главное о плюсах и минусах применения этого типа корпусов, как сделать четвертьволновик своими руками и выжать из сабвуферов лучшее звучание баса.
Краткий обзор
Четвертьволновой резонатор представляет собой тоннель определенной длины и площади сечения, который позволяет добиться уникальных акустических свойств. В отличие от традиционных вентилируемых или запечатанных корпусов, в четвертьволновом резонаторе практически отсутствует акустическая нагрузка на динамик.
Основные преимущества четвертьволнового резонатора:
- Простота расчета параметров
- Высокий КПД
- Широкий рабочий частотный диапазон
- Быстрый и точный бас
К недостаткам можно отнести большой объем конструкции и повышенный уровень искажений по сравнению с другими типами оформлений.
Расчет параметров четвертьволнового резонатора
Расчет параметров четвертьволнового резонатора довольно прост и включает в себя определение двух основных величин:
- Длина резонатора
- Площадь сечения
Длина четвертьволнового резонатора вычисляется по формуле:
L = (343 / F) / 4,
где L — длина резонатора, м; 343 — скорость звука, м/с; F — частота настройки, Гц.
Рекомендуемый диапазон настройки четвертьволнового резонатора составляет от 34 до 47 Гц. Оптимальное значение — около 40 Гц.
Площадь сечения резонатора рассчитывается исходя из параметров используемого сабвуфера по формуле:
S = k * Sd
где S — площадь сечения резонатора, см2; k — коэффициент пропорциональности (рекомендуемое значение 1,5); Sd — эффективная площадь диффузора сабвуфера, см2.
Для круглого динамика площадь Sd = π * (D / 2)2, где D — диаметр диффузора, см.
Для квадратного диффузора Sd = a2, где а — сторона квадрата, см.
Рассмотрим пример расчета четвертьволнового резонатора с настройкой на 40 Гц для сабвуфера диаметром 30 см:
- Рассчитываем длину резонатора:
L = (343 / 40) / 4 = 2,14 м - Определяем площадь сечения: Sd = π * (30 / 2)2 = 706,5 см2 S = 1,5 * 706,5 = 1060 см2
Итак, для сабвуфера диаметром 30 см четвертьволновой резонатор с настройкой на 40 Гц должен иметь длину 2,14 м и площадь сечения 1060 см2.
Схемы укладки четвертьволнового резонатора в автомобиле
Прямой четвертьволновой резонатор такой длины, конечно, невозможно разместить в автомобиле. Поэтому на практике применяют схемы сворачивания резонатора.
Рассмотрим два наиболее распространенных варианта:
- Классическая схема свернутого ЧВ с постоянным сечением
- Сужающийся свернутый ЧВ
Первая схема проще в изготовлении, но обеспечивает чуть худшие акустические показатели. Зато такой четвертьволновик вполне реален для самостоятельного изготовления в домашних условиях.
Сужающийся вариант сложнее в исполнении, однако позволяет получить более качественный, быстрый и точный бас. Такой корпус лучше подойдет для систем, ориентированных на hi-end звучание. У сужающегося ЧВ площадь сечения плавно уменьшается от входа к выходу в соотношении 3:1,5.
При уменьшении площади сечения четвертьволнового резонатора меньше 0,75 Sd постепенно теряются все его преимущества. На меньших площадях возможно появление неприятных струйных шумов, заглушающих сам бас.
Подбор динамика для четвертьволнового резонатора
На качество звучания четвертьволнового резонатора сильное влияние оказывает выбор подходящего динамика. Особое внимание следует уделить двум параметрам:
- Резонансная частота динамика (Fs)
- Добротность (Qts)
Чем ниже эти показатели, тем лучше сабвуфер подходит для четвертьволнового корпуса и тем меньше будет уровень искажений.
Оптимальные характеристики некоторых распространенных динамиков сведены в таблицу:
| Модель динамика | Fs (Гц) | Qts |
| MB Quart RWE-154Xi | 29 | 0,29 |
| Infinity REF 1200S | 26,1 | 0,320 |
| JBL W12GTI | 28 | 0,34 |
Лучше всего для четвертьволнового резонатора подходят динамики компании DD Audio. Эти сабвуферы обладают рекордно низкими показателями Fs и Qts, а также превосходной линейностью магнитного зазора. Все это минимизирует генерацию искажений в четвертьволновом корпусе.
Изготовление четвертьволнового резонатора своими руками
Четвертьволновой резонатор можно изготовить своими руками из доступных материалов. В качестве основы лучше всего подойдет дерево (фанера, ДСП, МДФ). Также возможно использование пластика или металла.
Для изготовления четвертьволнового резонатора потребуются:
- Электролобзик или ножовка по дереву
- Электрорубанок
- Наждачная бумага
- Клей для дерева
- Саморезы
Пошаговый процесс изготовления четвертьволнового резонатора:
- Рассчитать необходимые размеры резонатора
- Разметить заготовку для резки
- Вырезать детали корпуса quando
- Склеить и соединить элементы между собой
- Отшлифовать внутренние поверхности
- Установить динамик и подключить резонатор
Для улучшения акустических свойств рекомендуется внутреннюю поверхность четвертьволнового резонатора обработать звукопоглощающим материалом. Это позволит снизить внутренние резонансы и уменьшить искажения.
Настройка четвертьволнового резонатора
После установки четвертьволнового резонатора в автомобиль потребуется его настройка. Важно обеспечить плавный частотный отклик во всем рабочем диапазоне.
Рекомендации по настройке:
- Установить фильтр низких частот минимум на 1,3 по отношению к настройке резонатора
- При использовании эквалайзера снизить уровень на частоте 20 Гц на 1-3 дБ
- Подобрать оптимальную фазу сабвуфера относительно сателлитов
Четвертьволновые коаксиальные сверхпроводящие резонаторы
Четвертьволновые резонаторы нашли применение не только в качестве оформления для низкочастотных динамиков. Например, в СВЧ технике используются коаксиальные сверхпроводящие четвертьволновые резонаторы.
Такие резонаторы позволяют существенно уменьшить потери в СВЧ трактах благодаря использованию сверхпроводящих материалов с нулевым сопротивлением.
Четвертьволновые резонаторы как фильтры
Конструкция четвертьволновых резонаторов позволяет использовать их в качестве полосно-пропускающих фильтров в различных частотных диапазонах – от радиочастот до СВЧ.
Число последовательно соединенных четвертьволновых резонаторов определяет крутизну спада амплитудно-частотной характеристики такого фильтра. Это позволяет создавать фильтры с заданными свойствами.
Преимущества и недостатки четвертьволнового резонатора
Рассмотрим подробнее ключевые преимущества и недостатки использования четвертьволнового резонатора в качестве оформления для сабвуфера.
Преимущества:
-
Высокий коэффициент полезного действия за счет отсутствия потерь на динамическую компрессию
-
Широкий и ровный рабочий частотный диапазон
-
Быстрый и точный бас без «замыливания»
-
Хорошая передача мелких деталей низкочастотного диапазона
-
Простота расчета параметров
Недостатки:
- Большой объем конструкции
- Повышенный уровень нелинейных искажений
- Увеличение хода подвижной системы и вероятности ее поломки
Рекомендации по применению четвертьволнового резонатора
Использование четвертьволнового резонатора целесообразно в следующих случаях:
- Если есть возможность выделить достаточный объем в автомобиле
- Для систем, ориентированных на качество звучания
- С сабвуферами, имеющими низкие резонансную частоту и добротность
Не рекомендуется применять четвертьволновой резонатор:
- С динамиками, склонными к большим линейным искажениям
- Если нет возможности качественно настроить систему
Выбор оптимальной конфигурации четвертьволнового резонатора
При выборе конфигурации четвертьволнового резонатора следует учитывать:
- Габариты и форму свободного пространства в автомобиле
- Требуемый рабочий частотный диапазон
- Необходимость обеспечения фазовой синхронизации с другими акустическими системами
В статье подробно рассматриваются преимущества и нюансы применения четвертьволнового резонатора в качестве корпуса для автомобильного сабвуфера.
