Afstemning af 2-vejs Transmission Line

Som eksempelsystem har jeg benyttet en Dayton Audio RS180-4 6½" basmellemtone enhed, der egner sig godt til brug i TL.

For at holde eksemplet simpelt, simulerer jeg på en transmissionslinie med konstant tværsnitsareal (Taper Ratio = 1). Transmissionslinien leder direkte ud til mundingen, der har samme areal som selve linien.

Transmissionsliniens totale længde er 242 cm. Højttalerenheden er placeret med centrum 40 cm fra den lukkede ende (svarende til et off-set pÃ¥ ca. 0.17). 

I udgangspunktet (base casen) dæmpes transmissionslinien med dæmpevat der fylder 20% af liniens tværsnitsareal i hele liniens længde. 

Base case simuleringen for dette system ser ud som vist nedenfor.

I dette eksempel fokuseres på basområdet. Uønskede resonanser ved højere frekvenser ignoreres i denne omgang. Disse resonanser behandles mere effektivt ved andre metoder end absorberen.

I basområdet ses den første uønskede resonans ved ca. 100 Hz. Denne resonans slår igennem med et niveau, der ligger 4-5 dB over maks. outputtet ved systemets kvartbølge-frekvens (ca. 32 Hz).

For at dæmpe resonansen ved 100 Hz. kræves yderligere dæmpevat. I nedenfor viste simulering har jeg øget mængden af dæmpevat i området fra enheden og en meter ned af linien. I dette område ligger nu dæmpevat, så det dækker 80% af kanalens tværsnitsareal. Der er ingen absorber i systemet.

Den uønskede resonans ved 100 Hz. er nu kommet ned i et niveau lige under kvartbølgeresonansen. Men dette har samtidig dæmpet hele kanalens output med 1-2 dB i basområdet.

Alternativet til denne kraftige dæmpning af selve transmissionsliniekanalen er den nævnte absorber.

I den næste simulering er jeg gået tilbage til base-casen med 20% dæmpning af hele TL kanalen. I stedet indfører jeg nu et absorber-kammer på 15 liter og justerer porten mellem TL kanalen og kammeret, så absorberens egenfrekvens rammer lidt over 100 Hz.

Kammeret er i første omgang helt tomt (intet dæmpemateriale i selve kammeret). Alle andre designparametre er de samme som ved base casen.

Resultatet er et kraftigt sug på TL mundingens output ved ca. 105 Hz. TL mundingens output er faldet lidt i niveau i hele frekvensspektret, men tabet er mindre end ved systemet med kraftig dæmpning af selve TL kanalen. Absorberen har samtidig sænket transmissionsliniens kvartbølgefrekvens (tuningsfrekvens) med små 5 Hz.

Ved dæmpning af absorberen, enten ved placering af dæmpevat i kammeret eller i porten mellem TL kanalen og kammeret, kan man justere "suget" fra absorberen.

I simuleringen nedenfor har jeg dæmpet absorberen, så suget er mere kontrolleret og man får en pænere afrulning på TL mundingens output i basområdet.

Så ser systemet helt pænt ud i basområdet.

Nedenfor har jeg sammenlignet simuleringer for de summerede outputs (Driver + TL munding) for base casen samt systemerne med hhv. udæmpet og dæmpet absorber.

I base casen har systemet et kraftigt overshoot (for meget niveau) i området under 100 Hz. og et kraftigt dyk mellem 100 Hz. og 200 Hz. Dykket skyldes interferens mellem enheden og TL mundingens output, der spiller med markant faseforskydning i dette frekvensområde.

Systemerne med absorber har stort set intet overshoot under 100 Hz. Dykket fra base casen mellem 100 og 200 Hz. bliver samtidig mindre udtalt. 

Systemet med den udæmpede absorber fjerner for meget energi lige under 100 Hz. Dæmpningen af absorberen giver noget af denne energi tilbage igen.

Generelt ses det, at systemet med absorberen tillader en mere jævn respons i basområdet, uden nævneværdigt overshoot. Samtidig går systemet med absorberen markant dybere end base casen.

Til slut sammenlignes resultaterne af de to principper; 1) dæmpning af TL kanalen for at reducere den uønskede resonans og 2) Indbygning af dæmpet absorber til reduktion af den uønskede resonans.

Nedenfor vises de summerede outputs for disse to systemer.

Vurderet udelukkende på ovenfor viste simuleringer lader absorberen til at være en favorabel løsning på et problem, der ellers kræver kraftig dæmpning af TL kanalen og som samtidig ender med sub-optimal performance.

En stor ulempe ved absorberen er dog, at kabinettet skal bygges endnu større end det i forvejen store kabinet for en klassisk TL.

Placeringen af absorberen (portens åbning) i TL kanalen er samtidig kritisk. Absorberen optimeres efter en specifik placering og vil kun virke efter hensigten ved denne placering.

Absorberen pÃ¥virker TL systemets kvartbølgefrekvens og det komplicerer designet. 

Men alt i alt et interessant princip, der kunne være spændende at prøve af.

I det viste eksempel har absorberkammeret et volumen svarende til godt 30% af TL kanalens volumen.

Absorberkammerets volumen relativt til TL kanalens volumen lader til at styre båndbredden på absorberens arbejdsområde. Jo større volumen, jo bredere arbejdsområde.

Absorberens placering i TL kanalen ser ud til at styre opførslen i frekvensområdet umiddelbart under og over absorberens resonansfrekvens.

I det viste eksempel er absorberens munding (port) placeret ca. midt i TL kanalens forløb. Her skal man op på et absorbervolumen på 30-40% af TL kanalens volumen for at få "suget" den uønskede resonans pænt væk fra TL outputtet og samtidig få ryddet lidt op i den negative interferens, der opstår mellem enheden og TL mundingen ved 100-200 Hz.

Absorberen skal trimmes mht. resonansfrekvens, volumen og placering sammen med trimningen af selve TL kanalen. Enhedens (og evt. TL mundingens) off-set i TL kanalen, taper ratio, dæmpning mm. skal alt sammen trimmes samlet for at få optimal performance på systemet.

Her har det betydning, om systemet skal bruges udelukkende til bas, eller om det også skal spille op i mellemtoneområdet. Et system der er optimeret i basområdet vil ikke nødvendigvis opføre sig pænt i mellemtonebåndet.

Naar man, som jeg, ikke faar bygget saa meget, saa er det godt, at man kan noerde lidt paa andre maader