Una caja de altavoz o gabinete de altavoz es una caja (a menudo con forma de caja rectangular) en la que se montan controladores de altavoz (p. ej., altavoces y tweeters ) y hardware electrónico asociado, como circuitos cruzados y, en algunos casos, amplificadores de potencia . Los gabinetes pueden variar en diseño desde simples cajas rectangulares de aglomerado hechas en casa hasta gabinetes de alta fidelidad muy complejos y costosos diseñados por computadora que incorporan materiales compuestos, deflectores internos, bocinas, puertos bass reflex y aislamiento acústico. Los gabinetes de los altavoces varían en tamaño, desde pequeños gabinetes de altavoces tipo "estantería" con woofers de 4 pulgadas (10 cm) y pequeños tweeters diseñados para escuchar música con un sistema de alta fidelidad en una casa privada hasta enormes y pesados gabinetes de subwoofer con múltiples altavoces de 18 pulgadas. Altavoces de 46 cm (46 cm) o incluso de 21 pulgadas (53 cm) en cajas enormes que están diseñados para su uso en sistemas de refuerzo de sonido de conciertos de música rock en estadios .
La función principal de un recinto es evitar que las ondas sonoras generadas por la superficie orientada hacia atrás del diafragma de un controlador de altavoz abierto interactúen con las ondas sonoras generadas en la parte frontal del controlador de altavoz. Debido a que los sonidos generados hacia adelante y hacia atrás están desfasados entre sí, cualquier interacción entre los dos en el espacio de escucha crea una distorsión de la señal original tal como estaba prevista para ser reproducida. Como tal, un altavoz no se puede utilizar sin instalarlo en un deflector de algún tipo, como una caja cerrada, una caja ventilada, un deflector abierto o una pared o techo (deflector infinito). [1] [2]
Un gabinete también desempeña un papel en el manejo de la vibración inducida por el marco del controlador y la masa de aire en movimiento dentro del gabinete, así como el calor generado por las bobinas móviles y los amplificadores del controlador (especialmente cuando se trata de woofers y subwoofers). La base, a veces considerada parte del recinto, puede incluir "pies" especialmente diseñados para desacoplar el altavoz del piso. Los gabinetes diseñados para su uso en sistemas de megafonía , sistemas de refuerzo de sonido y para uso de reproductores de instrumentos musicales eléctricos (por ejemplo, gabinetes de amplificador de bajo ) tienen una serie de características para hacerlos más fáciles de transportar, como asas de transporte en la parte superior o en los costados, de metal o protectores de esquinas de plástico y rejillas metálicas para proteger los altavoces. Las cajas de altavoces diseñadas para su uso en el hogar o en un estudio de grabación generalmente no tienen manijas ni protectores de esquinas, aunque generalmente tienen una cubierta de tela o malla para proteger el woofer y el tweeter. Estas rejillas de altavoz son una malla metálica o de tela que se utilizan para proteger el altavoz formando una cubierta protectora sobre el cono del altavoz y al mismo tiempo permiten que el sonido pase sin distorsiones. [3]
Las cajas de altavoces se utilizan en los hogares en sistemas estéreo, sistemas de cine en casa , televisores , equipos de sonido y muchos otros aparatos de audio. Las cajas de altavoces pequeñas se utilizan en los sistemas estéreo de los automóviles . Los gabinetes de altavoces son componentes clave de una serie de aplicaciones comerciales, incluidos sistemas de refuerzo de sonido , sistemas de sonido de cines y estudios de grabación . Los instrumentos musicales eléctricos inventados en el siglo XX, como la guitarra eléctrica , el bajo eléctrico y el sintetizador , entre otros, se amplifican mediante amplificadores de instrumentos y cajas de altavoces (p. ej., cajas de altavoces para amplificadores de guitarra ).
Al principio, los altavoces de radio consistían en bocinas , que a menudo se vendían por separado de la propia radio (normalmente una pequeña caja de madera que contenía los circuitos electrónicos de la radio [4] ), por lo que normalmente no estaban alojados en un recinto. [5] Cuando se introdujeron los controladores de altavoces de cono de papel a mediados de la década de 1920, los gabinetes de radio comenzaron a hacerse más grandes para albergar tanto la electrónica como el altavoz. [6] Estos gabinetes se hicieron en gran medida por motivos de apariencia, con el altavoz simplemente montado detrás de un orificio redondo en el gabinete. Se observó que el recinto tenía un fuerte efecto en la respuesta de graves del altavoz. Dado que la parte posterior del altavoz irradia sonido desfasado desde el frente, puede haber interferencias constructivas y destructivas para los altavoces sin gabinetes y frecuencias inferiores relacionadas con las dimensiones de los deflectores en los altavoces con deflectores abiertos . Esto da como resultado una pérdida de graves y un filtrado en peine , es decir, picos y caídas en la potencia de respuesta independientemente de la señal que se pretende reproducir. La respuesta resultante es similar a dos altavoces que reproducen la misma señal pero a diferentes distancias del oyente, lo que es como añadirse a sí mismo una versión retardada de la señal, por lo que se producen interferencias tanto constructivas como destructivas.
Antes de la década de 1950, muchos fabricantes no encerraban completamente las cajas de sus altavoces; Por lo general, la parte posterior del gabinete se dejaba abierta. Esto se hizo por varias razones, entre ellas porque la electrónica (en aquel momento equipos de tubos) podía colocarse en el interior y enfriarse por convección en el recinto abierto.
La mayoría de los tipos de recintos analizados en este artículo se inventaron para aislar el sonido desfasado de un lado del controlador o para modificarlo de modo que pudiera usarse para mejorar el sonido producido desde el otro lado.
En algunos aspectos, el montaje ideal para un controlador de altavoz de baja frecuencia sería un panel plano rígido de tamaño infinito con espacio infinito detrás. Esto evitaría por completo que las ondas sonoras traseras interfieran (es decir, cancelaciones de filtro de peine ) con las ondas sonoras frontales. Un altavoz de "deflector abierto" es una aproximación a esto, ya que el controlador está montado en un panel, con dimensiones comparables a la longitud de onda más larga a reproducir. En cualquier caso, el conductor necesitaría una suspensión relativamente rígida para proporcionar la fuerza de recuperación que podría haber proporcionado a bajas frecuencias una carcasa más pequeña sellada o con puertos, por lo que pocos conductores son adecuados para este tipo de montaje.
Los sonidos generados hacia adelante y hacia atrás por un altavoz parecen desfasados entre sí porque se generan mediante el movimiento opuesto del diafragma y porque viajan por caminos diferentes antes de converger en la posición del oyente. Un controlador de altavoz montado en un deflector finito mostrará un fenómeno físico conocido como interferencia , que puede resultar en una atenuación del sonido perceptible dependiente de la frecuencia. Este fenómeno es particularmente notable en frecuencias bajas donde las longitudes de onda son lo suficientemente grandes como para que la interferencia afecte a toda el área de escucha.
Dado que los deflectores infinitos no son prácticos y los deflectores finitos tienden a sufrir una mala respuesta a medida que las longitudes de onda se acercan a las dimensiones del deflector (es decir, en frecuencias más bajas), la mayoría de las cajas de altavoces utilizan algún tipo de estructura (generalmente una caja) para contener la energía del sonido desfasado. La caja suele estar hecha de madera, compuesto de madera o, más recientemente, de plástico, por razones de facilidad de construcción y apariencia. También se ha utilizado piedra, hormigón, yeso e incluso estructuras de construcción.
Los gabinetes pueden tener un efecto significativo más allá de lo previsto, con resonancias de paneles , difracción de los bordes del gabinete [7] y energía de onda estacionaria de los modos internos de reflexión/refuerzo entre los posibles problemas. Las resonancias molestas se pueden reducir aumentando la masa o la rigidez del gabinete, aumentando la amortiguación de las paredes del gabinete o las combinaciones de tratamiento de pared/superficie, agregando refuerzos transversales rígidos o agregando absorción interna. Wharfedale , en algunos diseños, redujo la resonancia del panel mediante el uso de dos gabinetes de madera (uno dentro del otro) con el espacio entre ellos lleno de arena . Experimentadores domésticos incluso han diseñado altavoces construidos con hormigón , granito [8] y otros materiales exóticos por razones similares.
Muchos problemas de difracción, por encima de las frecuencias más bajas, pueden aliviarse mediante la forma del recinto, por ejemplo evitando esquinas afiladas en la parte frontal del recinto. Harry F. Olson llevó a cabo un estudio exhaustivo del efecto de la configuración del gabinete sobre el patrón de distribución del sonido y las características generales de frecuencia de respuesta de los altavoces . [7] Involucró una gran cantidad de formas diferentes de recintos y demostró que los deflectores curvos de los altavoces reducen algunas desviaciones de respuesta debidas a la difracción de las ondas sonoras. Más tarde se descubrió que la colocación cuidadosa de un altavoz sobre un deflector con bordes afilados puede reducir los problemas de respuesta causados por la difracción.
A veces, las diferencias en la respuesta de fase en frecuencias compartidas por diferentes parlantes se pueden abordar ajustando la ubicación vertical de los parlantes más pequeños (generalmente hacia atrás), o inclinando o "pasando" el deflector frontal, de modo que el frente de onda de todos los parlantes sea coherente en y alrededor de las frecuencias de cruce en el campo sonoro normal del altavoz. El centro acústico del conductor dicta la cantidad de desplazamiento hacia atrás necesario para "alinear en el tiempo" a los conductores.
.jpg/1280px-LS3_5A_without_grilles_(clip).jpg)
Las cajas utilizadas para woofers y subwoofers se pueden modelar adecuadamente en la región de baja frecuencia (aproximadamente 100–200 Hz y menos) utilizando acústica y modelos de componentes agrupados . [9] La teoría del filtro eléctrico se ha utilizado con considerable éxito para algunos tipos de gabinetes. Para efectos de este tipo de análisis, cada recinto debe clasificarse según una topología específica. El diseñador debe equilibrar la extensión de los graves bajos, la respuesta de frecuencia lineal, la eficiencia, la distorsión, el volumen y el tamaño del recinto, al mismo tiempo que aborda problemas más altos en el rango de frecuencia audible, como la difracción de los bordes del recinto, [7] el efecto de paso del deflector cuando las longitudes de onda se acercan a las dimensiones del recinto. , crossovers y combinación de controladores.
La masa en movimiento del conductor del altavoz y su flexibilidad (holgura o rigidez recíproca de la suspensión) determinan la frecuencia de resonancia del conductor ( F s ). En combinación con las propiedades de amortiguación del sistema (tanto mecánicas como eléctricas), todos estos factores afectan la respuesta de baja frecuencia de los sistemas de caja sellada. La respuesta de los sistemas de altavoces de caja cerrada ha sido ampliamente estudiada por Small [10] [11] y Benson, [12], entre muchos otros. La salida cae por debajo de la frecuencia de resonancia del sistema ( F c ), definida como la frecuencia de impedancia máxima. En un altavoz de caja cerrada, el aire dentro de la caja actúa como un resorte, devolviendo el cono a la posición "cero" en ausencia de señal. Se puede lograr un aumento significativo en el volumen efectivo de un altavoz de caja cerrada mediante un relleno de material fibroso, típicamente fibra de vidrio, fibra de acetato unida (BAF) o lana de fibra larga. El aumento de volumen efectivo puede llegar hasta el 40% y se debe principalmente a una reducción en la velocidad de propagación del sonido a través del material de relleno en comparación con el aire. [13] El recinto o conductor debe tener una pequeña fuga para que las presiones interna y externa puedan igualarse con el tiempo, para compensar los cambios de presión barométrica o de altitud; la naturaleza porosa de los conos de papel, o un recinto imperfectamente sellado, normalmente es suficiente para proporcionar esta lenta igualación de presión.
Una variación del enfoque del 'deflector abierto' es montar el controlador del altavoz en un recinto sellado muy grande, proporcionando una fuerza de restauración mínima del 'resorte neumático' al cono. Esto minimiza el cambio en la frecuencia de resonancia del controlador causado por el gabinete. Benson ha analizado exhaustivamente la respuesta de baja frecuencia de los sistemas de altavoces con deflectores infinitos. [12] Algunos 'recintos' deflectores infinitos han utilizado una habitación contigua, un sótano o un armario o ático. Este suele ser el caso de las exóticas instalaciones de woofers giratorios , ya que están diseñadas para alcanzar frecuencias inferiores a 20 Hz y desplazar grandes volúmenes de aire. "Deflector infinito" o simplemente "IB" también se utiliza como término genérico para recintos sellados de cualquier tamaño, y el nombre se utiliza debido a la capacidad de un recinto sellado para evitar cualquier interacción entre la radiación delantera y trasera de un conductor a baja temperatura. frecuencias.
En términos conceptuales, un deflector infinito es un deflector plano que se extiende hasta el infinito: la llamada "placa sin fin". No se puede construir un auténtico deflector infinito, pero un deflector muy grande, como el de la pared de una habitación, puede considerarse un equivalente práctico. Un altavoz genuino con deflector infinito tiene un volumen infinito (medio espacio) a cada lado del deflector y no tiene escalón. Sin embargo, el término "altavoz de deflector infinito" puede aplicarse con justicia a cualquier altavoz que se comporte (o se aproxima mucho) en todos los aspectos como si la unidad motriz estuviera montada en un deflector infinito genuino. El término se usa a menudo y erróneamente para gabinetes sellados que no pueden exhibir un comportamiento de deflector infinito a menos que su volumen interno sea mucho mayor que el Vas Thiele/Small de la unidad motriz Y las dimensiones del deflector frontal sean idealmente varias longitudes de onda de la frecuencia de salida más baja. Es importante distinguir entre la topología genuina de deflector infinito y los llamados "recintos" de deflector infinito o IB que pueden no cumplir con los criterios genuinos de deflector infinito. La distinción adquiere importancia al interpretar el uso del término en los libros de texto (ver Beranek (1954, p. 118) [14] y Watkinson (2004) [15] ).
La suspensión acústica o suspensión neumática es una variación del recinto de caja cerrada, que utiliza un tamaño de caja que aprovecha el resorte neumático casi lineal, lo que da como resultado un punto de corte de baja frecuencia de -3 dB de 30 a 40 Hz desde una caja de solo un a dos pies cúbicos aproximadamente. [16] La suspensión de "resorte" que restaura el cono a una posición neutral es una combinación de una suspensión de woofer excepcionalmente flexible (suave) y el aire dentro del recinto. En frecuencias por debajo de la resonancia del sistema, la presión del aire causada por el movimiento del cono es la fuerza dominante. Desarrollada por Edgar Villchur en 1954, esta técnica se utilizó en la muy exitosa línea de altavoces "de estantería" de Acoustic Research en las décadas de 1960 y 1970. El principio de suspensión acústica aprovecha este resorte relativamente lineal. La linealidad mejorada de la suspensión de este tipo de sistema es una ventaja. Para un controlador específico, una caja de suspensión acústica óptima será más pequeña que una caja bass reflex, pero la caja bass reflex tendrá un punto inferior a −3 dB. La sensibilidad al voltaje por encima de la frecuencia de sintonización sigue siendo una función del controlador y no del diseño del gabinete.
La configuración de altavoz isobárico fue introducida por primera vez por Harry F. Olson a principios de la década de 1950 y se refiere a sistemas en los que dos o más woofers (controladores de graves) idénticos funcionan simultáneamente, con un cuerpo común de aire cerrado contiguo a un lado de cada diafragma. En aplicaciones prácticas, se utilizan con mayor frecuencia para mejorar la respuesta de frecuencia de gama baja sin aumentar el tamaño del gabinete, aunque a expensas del costo y el peso. Dos altavoces idénticos están acoplados para trabajar juntos como una sola unidad: están montados uno detrás del otro en una carcasa para definir una cámara de aire en el medio. El volumen de esta cámara "isobárica" suele elegirse bastante pequeño por razones de comodidad. Los dos controladores que funcionan en tándem muestran exactamente el mismo comportamiento que un altavoz en el doble de la caja.
También conocidos como sistemas ventilados (o con puerto), estos gabinetes tienen un respiradero o un orificio cortado en el gabinete y un tubo de puerto fijado al orificio, para mejorar la salida de baja frecuencia, aumentar la eficiencia o reducir el tamaño de un gabinete. Los diseños de reflejo de graves se utilizan en altavoces estéreo domésticos (incluidos gabinetes de altavoces de precio bajo y medio y gabinetes de alta fidelidad costosos ), gabinetes de altavoces con amplificador de bajos , gabinetes de amplificador de teclado , gabinetes de subwoofer y gabinetes de altavoces del sistema PA . Los gabinetes ventilados o con puertos utilizan aberturas de gabinete o transforman y transmiten energía de baja frecuencia desde la parte posterior del altavoz al oyente. Explotan deliberada y exitosamente la resonancia de Helmholtz . Al igual que con los recintos sellados, pueden estar vacíos, revestidos, llenos o (raramente) rellenos con materiales amortiguadores. La frecuencia de sintonización del puerto es función del área de la sección transversal del puerto y su longitud. Este tipo de recinto es muy común y proporciona un mayor nivel de presión sonora cerca de la frecuencia de sintonización que un recinto sellado del mismo volumen, aunque en realidad tiene menos salida de baja frecuencia en frecuencias muy por debajo de la frecuencia de corte, ya que la "deslizamiento" es más pronunciado (24 dB/octava versus 12 dB/octava para un recinto sellado). Malcolm Hill fue pionero en el uso de estos diseños en el contexto de un evento en vivo a principios de la década de 1970. [17]
El diseño de sistemas ventilados utilizando modelos por computadora se ha practicado desde aproximadamente 1985. Hizo un uso extensivo de la teoría desarrollada por investigadores como Thiele, [18] [19] [20] Benson, [21] [22] Small [23] [24 ] [25] [26] y Keele, [27] quienes habían aplicado sistemáticamente la teoría del filtro eléctrico al comportamiento acústico de los altavoces en recintos. En particular , Thiele y Small se hicieron muy conocidos por su trabajo. Si bien los altavoces con puertos se habían producido durante muchos años antes del modelado por computadora, lograr un rendimiento óptimo era un desafío, ya que es una suma compleja de las propiedades del controlador específico, la carcasa y el puerto, debido a una comprensión imperfecta de las diversas interacciones. Estos gabinetes son sensibles a pequeñas variaciones en las características del controlador y requieren un control de calidad especial para un rendimiento uniforme en toda la producción. Los puertos de graves se utilizan ampliamente en subwoofers para sistemas de PA y sistemas de refuerzo de sonido , en gabinetes de altavoces para amplificadores de bajos y en gabinetes de altavoces para amplificadores de teclado .
Un altavoz radiador pasivo utiliza un segundo controlador "pasivo", o dron, para producir una extensión de baja frecuencia similar, un aumento de eficiencia o una reducción del tamaño de la caja, similar a las cajas con puertos. Small [28] [29] y Hurlburt [30] han publicado los resultados de investigaciones sobre el análisis y diseño de sistemas de altavoces con radiadores pasivos. Se identificó que el principio del radiador pasivo es particularmente útil en sistemas compactos donde la realización de ventilación es difícil o imposible, pero también se puede aplicar satisfactoriamente a sistemas más grandes. El controlador pasivo no está conectado a un amplificador; en cambio, se mueve en respuesta a las presiones cambiantes del recinto. En teoría, estos diseños son variaciones del tipo bass reflex, pero con la ventaja de evitar un puerto o tubo relativamente pequeño a través del cual se mueve el aire, a veces de manera ruidosa. Los ajustes de sintonización para un radiador pasivo generalmente se logran más rápidamente que con un diseño bass reflex, ya que dichas correcciones pueden ser tan simples como ajustes masivos en el dron. Las desventajas son que un radiador pasivo requiere una construcción precisa como un controlador, lo que aumenta los costos y puede tener limitaciones de excursión.
Se puede simular un filtro de paso de banda eléctrico de cuarto orden mediante una caja ventilada en la que la contribución de la cara posterior del cono conductor queda atrapada en una caja sellada y la radiación de la superficie frontal del cono se dirige a una cámara con puerto. Esto modifica la resonancia del conductor. En su forma más simple, un recinto compuesto tiene dos cámaras. La pared divisoria entre las cámaras sostiene al conductor; normalmente sólo se porta una cámara.
Si el gabinete a cada lado del woofer tiene un puerto, entonces el gabinete produce una respuesta de paso de banda de sexto orden. Estos son considerablemente más difíciles de diseñar y tienden a ser muy sensibles a las características del conductor. Como en otras cajas réflex, los puertos generalmente pueden sustituirse por radiadores pasivos si se desea. Una caja de paso de banda de octavo orden es otra variación que también tiene un rango de frecuencia estrecho. A menudo se utilizan para alcanzar niveles de presión sonora, en cuyo caso se utilizaría un tono de bajo de una frecuencia específica en lugar de cualquier cosa musical. Son complicados de construir y deben hacerse con bastante precisión para que funcionen casi según lo previsto. [31]
Este diseño se sitúa entre la suspensión acústica y las cajas bass reflex. Se puede considerar como una caja sellada con fugas o una caja con puertos con grandes cantidades de amortiguación en los puertos. Configurando un puerto y luego bloqueándolo precisamente con un relleno de fibra suficientemente apretado, es posible ajustar la amortiguación en el puerto como se desee. El resultado es un control del comportamiento de resonancia del sistema que mejora la reproducción de bajas frecuencias, según algunos diseñadores. Dynaco fue el productor principal de estos gabinetes durante muchos años, utilizando diseños desarrollados por un fabricante de controladores escandinavo. El diseño sigue siendo poco común entre los diseños comerciales disponibles actualmente. Una razón para esto puede ser que agregar material amortiguador es un método innecesariamente ineficiente para aumentar la amortiguación; Se puede lograr la misma alineación simplemente eligiendo un controlador de altavoz con los parámetros apropiados y ajustando con precisión la caja y el puerto para obtener la respuesta deseada.
Se ha utilizado una técnica similar en el audio del automóvil del mercado de accesorios ; se llama "membrana aperiódica" (AP). Se coloca una alfombra resistiva delante o directamente detrás del conductor del altavoz (normalmente montada en la plataforma trasera del automóvil para utilizar el maletero como recinto). El controlador del altavoz está sellado al tapete de modo que toda la salida acústica en una dirección debe pasar a través del tapete. Esto aumenta la amortiguación mecánica y la disminución resultante en la magnitud de la impedancia en resonancia es generalmente el efecto deseado, aunque no se percibe ningún beneficio objetivo. Nuevamente, esta técnica reduce la eficiencia y se puede lograr el mismo resultado mediante la selección de un controlador con un factor Q más bajo , o incluso mediante ecualización electrónica . Esto se ve reforzado por los proveedores de membranas AP; A menudo se venden con un procesador electrónico que, mediante ecualización, restaura la salida de graves perdida debido a la amortiguación mecánica. El efecto de la ecualización es opuesto al de la membrana AP, lo que resulta en una pérdida de amortiguación y una respuesta efectiva similar a la del altavoz sin la membrana aperiódica y el procesador electrónico.
Un gabinete dipolo en su forma más simple es un controlador ubicado en un panel deflector plano, similar a los diseños más antiguos de gabinetes abiertos. Los bordes del deflector a veces se pliegan hacia atrás para reducir su tamaño aparente, creando una especie de caja con el respaldo abierto. Una sección transversal rectangular es más común que una curva, ya que es más fácil de fabricar en forma plegada que circular. Las dimensiones del deflector generalmente se eligen para obtener una respuesta particular de baja frecuencia, y las dimensiones más grandes dan una frecuencia más baja antes de que las ondas delantera y trasera interfieran entre sí. Un recinto dipolo tiene un patrón de radiación en forma de "ocho", lo que significa que hay una reducción en la presión del sonido, o volumen, en los lados en comparación con la parte delantera y trasera. Esto es útil si se puede utilizar para evitar que el sonido sea tan fuerte en unos lugares como en otros.
Un altavoz de bocina es un sistema de altavoces que utiliza una bocina para hacer coincidir el cono del conductor con el aire. La estructura de la bocina en sí no amplifica, sino que mejora el acoplamiento entre el altavoz y el aire. Las bocinas correctamente diseñadas tienen el efecto de hacer que el cono del altavoz transfiera más energía eléctrica de la bobina móvil al aire; de hecho, el conductor parece tener una mayor eficiencia. Las bocinas pueden ayudar a controlar la dispersión en frecuencias más altas, lo que resulta útil en algunas aplicaciones, como el refuerzo de sonido. La teoría matemática del acoplamiento de bocinas está bien desarrollada y comprendida, aunque a veces su implementación es difícil. Las bocinas correctamente diseñadas para frecuencias altas son pequeñas (por encima de, digamos, 3 kHz aproximadamente, unos pocos centímetros o pulgadas), las de frecuencias medias (quizás de 300 Hz a 2 kHz) mucho más grandes, quizás de 30 a 60 cm (1 o 2 pies). ), y para frecuencias bajas (por debajo de 300 Hz) muy grandes, de unos pocos metros (decenas de pies). En la década de 1950, algunos entusiastas de la alta fidelidad construyeron bocinas de tamaño real cuyas estructuras se integraban en la pared de una casa o en el sótano. Con la llegada del estéreo (dos parlantes) y el sonido envolvente (cuatro o más), las bocinas simples se volvieron aún menos prácticas. Varios fabricantes de altavoces han producido bocinas de baja frecuencia plegadas que son mucho más pequeñas (p. ej., Altec Lansing, JBL, Klipsch, Lowther, Tannoy) y que, de hecho, caben en habitaciones prácticas. Estos son necesariamente compromisos y, debido a que son físicamente complejos, son costosos.
La bocina de entrada múltiple (también conocida como bocina coentrante , bocina de unidad o bocina de sinergia ) es un diseño de altavoz múltiple; Utiliza varios controladores diferentes montados en la bocina a distancias escalonadas desde el vértice de la bocina, donde se coloca el controlador de alta frecuencia. Dependiendo de la implementación, este diseño ofrece una mejora en la respuesta transitoria ya que cada uno de los controladores está alineado en fase y tiempo y sale por la misma boca de bocina. También es posible un patrón de radiación más uniforme en todo el rango de frecuencia. [32] Un patrón uniforme es útil para disponer suavemente varios recintos. [33]
Ambos lados de un controlador de alta potencia de excursión larga en una caja de bocina roscada están conectados a la propia bocina, con un recorrido largo y el otro corto. Estos dos caminos se combinan en fase en la boca de la bocina dentro del rango de frecuencia de interés. Este diseño es especialmente efectivo en frecuencias de subwoofer y ofrece reducciones en el tamaño de la caja junto con más salida. [33]
Una caja de altavoz con línea de transmisión perfecta tiene una línea infinitamente larga, rellena de material absorbente de modo que toda la radiación trasera del altavoz se absorba por completo, hasta las frecuencias más bajas. En teoría, el respiradero en el otro extremo podría cerrarse o abrirse sin diferencia en el rendimiento. La densidad y el material utilizado para el relleno es fundamental, ya que demasiado relleno provocará reflejos debido a la contrapresión, [ dudoso ] mientras que un relleno insuficiente permitirá que el sonido pase hasta el respiradero. El relleno suele ser de diferentes materiales y densidades, y cambia a medida que uno se aleja de la parte posterior del diafragma del conductor.
Como consecuencia de lo anterior, los altavoces de línea de transmisión prácticos no son verdaderas líneas de transmisión, ya que generalmente hay salida desde el respiradero en las frecuencias más bajas. Se pueden considerar como una guía de ondas en la que la estructura cambia la fase de la salida trasera del conductor al menos 90° [ dudoso ] , reforzando así las frecuencias cercanas a la frecuencia de resonancia de aire libre del conductor Fs . Las líneas de transmisión tienden a ser más grandes que los recintos portados de rendimiento aproximadamente comparable, debido al tamaño y la longitud de la guía que se requiere (normalmente 1/4 de la longitud de onda más larga de interés).
El diseño a menudo se describe como no resonante, y algunos diseños están suficientemente rellenos con material absorbente para que, de hecho, no haya mucha salida por el puerto de la línea. Pero es la resonancia inherente (normalmente a 1/4 de longitud de onda) la que puede mejorar la respuesta de graves en este tipo de recinto, aunque con un relleno menos absorbente. Entre los primeros ejemplos de este enfoque de diseño de gabinetes se encuentran los proyectos publicados en Wireless World por Bailey [34] a principios de la década de 1970, y los diseños comerciales de la ahora desaparecida IMF Electronics que recibieron elogios de la crítica aproximadamente al mismo tiempo.
Una variación del recinto de la línea de transmisión utiliza un tubo cónico, cuyo extremo (abertura/puerto) tiene un área más pequeña que la garganta. El tubo cónico se puede enrollar para recintos de controladores de frecuencias más bajas para reducir las dimensiones del sistema de altavoces, lo que da como resultado una apariencia de concha marina. Bose utiliza tecnología patentada similar en sus sistemas de música Wave y Acoustic Waveguide. [35]
Las simulaciones numéricas realizadas por Augspurger [36] y King [37] han ayudado a refinar la teoría y el diseño práctico de estos sistemas.
Un resonador de cuarto de onda es una línea de transmisión sintonizada para formar un cuarto de onda estacionario a una frecuencia algo por debajo de la frecuencia de resonancia del controlador Fs . Cuando se diseña correctamente, un puerto que tiene un diámetro mucho más pequeño que el tubo principal ubicado en el extremo del tubo produce la radiación hacia atrás del controlador en fase con el propio controlador del altavoz; aumentando enormemente la salida de graves. Dichos diseños tienden a ser menos dominantes en ciertas frecuencias graves que los diseños bass reflex más comunes y los seguidores de tales diseños afirman una ventaja en la claridad de los graves con una mejor congruencia de las frecuencias fundamentales con los armónicos. [38] Algunos diseñadores de altavoces como Martin J. King y Bjørn Johannessen consideran el término "recinto de cuarto de onda" como un término más apropiado para la mayoría de las líneas de transmisión y dado que acústicamente, los cuartos de longitud de onda producen ondas estacionarias dentro del recinto que se utilizan para producir los graves. respuesta que emana del puerto. Estos diseños pueden considerarse un diseño de línea de transmisión con carga masiva o un diseño de reflejo de graves, así como un recinto de cuarto de onda. [39] Los resonadores de cuarto de onda han resurgido como aplicaciones comerciales con la aparición de controladores de neodimio que permiten a este diseño producir extensiones de graves relativamente bajas dentro de una caja de altavoz relativamente pequeña. [38]
El tubo cónico de cuarto de onda (TQWP) es un ejemplo de una combinación de efectos de línea de transmisión y bocina. Es muy apreciado por algunos diseñadores de altavoces. El concepto es que el sonido emitido desde la parte trasera del controlador del altavoz se refleja y absorbe progresivamente a lo largo del tubo cónico, evitando casi por completo que el sonido reflejado internamente se retransmita a través del cono del altavoz. La parte inferior del tubo actúa como una bocina, mientras que la parte superior puede visualizarse como una cámara de compresión extendida. Todo el tubo también puede verse como una línea de transmisión cónica en forma invertida. (Una línea de transmisión cónica tradicional, a veces también denominada confusamente TQWP, tiene un área de boca más pequeña que el área de la garganta). Su adopción relativamente baja en los parlantes comerciales se puede atribuir principalmente a las grandes dimensiones resultantes del altavoz producido y al costo de Fabricación de un tubo cónico rígido. El TQWP también se conoce como tubo Voigt y fue introducido en 1934 por Paul GAH Voigt, el diseñador del controlador original de Lowther.