위상 플러그

Phase plug
압축 드라이버의 다이어그램.위상 플러그는 짙은 보라색으로 표시된다.

확성기에서, 위상 플러그, 단계 플러그 또는 음향 변압기는 스피커 드라이버와 청중 사이의 기계적 인터페이스다.위상 플러그는 고주파 응답을 확장하는데, 이는 파동을 운전자 근처에서 파괴적으로 상호작용할 수 있게 하기 보다는 수신기를 향해 바깥쪽으로 유도하기 때문이다.[1]

위상 플러그는 압축 드라이버 다이어프램과 음향 경음기 사이에 위치한 중간 및 고주파 대역 패스에서 프로페셔널 오디오에 사용되는 고출력 경음기 확성기에서 흔히 발견된다.그들은 또한 몇몇 확성기 디자인에서 우퍼 콘 앞에 있을 수도 있다.각각의 경우에, 그들은 취소와 주파수 응답 문제를 방지하기 위해 운전자와 청취자 사이의 음파 경로 길이를 균등하게 하는 역할을 한다.위상 플러그는 경음기 목구멍이 더욱 좁아져 경음기가 횡격막 표면으로 확장되는 것으로 간주할 수 있다.[2]

역사

나중에 확성기에 사용되는 종류의 전기 기계식 드라이버는 1877년 독일의 산업가 베르너 폰 지멘스에 의해 발명되었지만 1921년까지 확성기를 만들기 위한 실질적인 증폭은 존재하지 않았다.[3]제너럴 일렉트릭 엔지니어 체스터 W. 라이스와 에드워드 W. 켈로그가 1925년 스피커 운전자와 음향 경적을 짝짓기하는 등 1920년대에 다양한 확성기 디자인이 제작되었다.[4]1926년에 벨 시스템 엔지니어 Albert L. Thuras and Edward C. 고데는 운전자와 경음기 사이에 1단계 플러그를 꽂아 경음기 확성기를 수정했다.[5]이 위상 플러그는 "음파 범위 상단의" 확성기의 "전송 특성"을 개선하기 위해 중앙 구멍과 환형 슬롯을 통해 횡격막의 중심에서 그리고 횡격막 둘레 주변의 고리에서 경음기로 음파를 유도했다.[6]이 두 엔지니어는 공동 연구에 기초해 미국 특허를 연속적으로 받았다.투라스는 참신한 전자동 다이어프램 디자인 특허를 출원했고, 갠지는 1단계 플러그 특허를 출원했다.[6][7]Thuras와 Gonee가 제시한 원칙은 이후의 모든 단계 플러그 설계에 영향을 미쳤다.[8]

압축 드라이버

두 가지 유형의 돔형 위상 플러그: 하나는 방사형 슬릿이 있고 다른 하나는 동심 고리 슬릿이 있으며, 하나는 환상형 또는 원주형이라고도 한다.

경음기 확성기에서 위상 플러그는 압축 드라이버 격막의 모든 영역에서 경음기로 음파를 전달하여 각 소리의 맥박이 하나의 일관된 전선으로 목구멍에 도달하도록 한다.[9]성공적인 구현으로 고주파 성능이 더 높게 확장된다.[10]

위상 플러그는 압축 드라이버의 복잡하고 값비싼 요소다.[5]그것의 제조에는 미세한 공차가 필요하다.위상 플러그는 알루미늄과 같은 금속으로 가공되거나 단단한 플라스틱이나 바켈라이트 형태로 주조된다.[10]마이어 사운드 연구소는 온도와 습도에 대한 저항 때문에 가벼운 플라스틱을 선택했다.[11]

위상 플러그 설계에는 많은 변화가 존재하지만, 두 가지 유형이 돔과 링이라는 두 가지 주요 격막 유형과 일치하도록 진화했다.

돔 기반 다이아프램은 1920년대 튀라스/웬트 특허와 유사하며 오늘날에도 보편적으로 사용되고 있다.돔형 다이아프램과 인터페이스하는 위상 플러그는 방사형 슬롯이 있는 설계, 동심 고리 슬롯이 있는 설계, 환형 슬롯과 방사형 슬롯이 결합된 하이브리드 설계 등 다양하다.알텍 엔지니어 클리포드 A. 헨릭슨은 1976년과 1978년 오디오 엔지니어링 소사이어티 컨벤션에서 레이디얼 타입과 "순환" 타입의 위상 플러그의 차이점에 대해 보고했다.[12][13]방사형 디자인은 제작이 용이하지만 횡격막 주변으로부터 음파와 중심으로부터 음파를 구분하지 않는다.높은 주파수에서 다이어프램은 완벽한 피스톤 역할을 하지 않고 대신 그것의 강성과 밀도와 관련된 잔물결, 모달 특성을 나타낸다.다이어프램 물질을 통한 파동 전파 속도 때문에 다이어프램 중심은 주변보다 약간 늦게 이동한다.위상 플러그의 방사형 슬롯은 가장 높은 주파수에 영향을 미치는 이 작은 시차에 대해 보정되지 않는다.동심 원형 슬롯은 다이어프램의 잔물결 거동을 교정할 수 있지만 슬롯의 위치는 매우 중요하다.원형 슬롯은 진동판과 위상 플러그 사이에 공명이 쌓일 수 있다. 공진 주파수에서 파동이 취소되고 그에 상응하는 주파수 응답 감소를 야기하는 압력이다.[5]

덜 일반적인 링 다이어프램은 나중에 다이어프램 물질을 통한 파동 전파와 관련된 문제를 최소화하기 위한 것이다.이 설계에는 완전히 다른 형태의 위상 플러그가 필요하지만 방사형 슬롯과 동심원 링이 여전히 한 부분을 차지할 수 있다.[5]

위상 플러그 슬롯의 결합 면적은 일반적으로 다이어프램 영역의 약 1/8에서 1/10이다.이것은 8:1에서 10:1의 범위에서 압력 대 체적 속도 변화비를 제공하며, 이는 격막의 임피던스를 경음기에 맞추는 역할을 한다.[8][14]슬롯 면적이 클수록 음파 에너지가 증가하지만 더 많은 에너지가 횡격막으로 반사된다.슬롯 면적이 작을수록 위상 플러그와 다이어프램 사이에 더 많은 파동에너지를 가두게 된다.다이어프램/상상 플러그 인터페이스를 연구하면서, 데이비드 건넌스는 기껏해야 파동 에너지의 절반만이 위상 플러그 슬롯을 통해 직접 다이어프램에서 직접 이동하여 청취자에게 전달된다는 것을 발견했다.나머지 절반(또는 그 이상)은 다이어프램과 위상 플러그 사이의 공간 내에서 취소를 일으키거나 위상 플러그를 직접 소리보다 늦게 떠날 때 일시적 이상(시간 얼룩)을 유발한다.문제를 최소화하기 위해 Gunness는 동작을 수학적으로 모델링하고 디지털 신호 처리를 사용하여 원하지 않는 파동 동작의 극성 역전 버전을 원래의 오디오 신호에 적용했다.[15]

우퍼스

검은색 위상 플러그가 표시된 경음기 장착 우퍼

위상 플러그는 특히 경음기가 탑재된 확성기 설계에서 우퍼 콘 앞에 배치할 수 있다.압축 드라이버 위상 플러그와 같은 방식으로, 운전자의 근처에 있는 고주파 간섭을 최소화하기 위한 것이다.이 경우, "고주파"는 의도된 대역 통과에 상대적이다. 예를 들어, 12인치(300 mm) 콘 우퍼는 의도된 범위의 상단 근처에 550 Hz의 에너지를 재생산할 것으로 예상할 수 있지만, 550 Hz의 파장은 우퍼의 직경의 약 2배이므로, 한쪽에서 횡방향으로 이동하는 주파수에서의 파장에너지는 에너지다.다른 하나는 단계를 벗어나서 취소할 것이다.중앙에 위상 플러그가 있으면 그러한 횡파 에너지가 장애물에서 튕겨져 나와 청취자를 향해 바깥으로 반사된다.우퍼 콘을 위한 위상 플러그는 일반적으로 우퍼의 중앙 더스트 캡 위에 위치하거나 우퍼의 중앙에 위치하여 더스트 캡을 대체한다.[16][17]

참조

  1. ^ "Phase plug". Pro Audio Reference. AES. Retrieved 2017-12-17.
  2. ^ Davis, Don; Patronis, Eugene (2006). Sound System Engineering (3 ed.). Taylor & Francis US. pp. 284–285. ISBN 0240808304.
  3. ^ "History and Types of Loudspeakers". Edison Tech Center. Retrieved February 15, 2013.
  4. ^ Holmes, Thom (2006). The Routledge Guide To Music Technology. CRC Press. p. 179. ISBN 0415973244.
  5. ^ a b c d Graham, Phil (November 2012). "Speaking of Speakers: Understanding Compression Drivers: Phase Plugs". Front of House. Las Vegas: Timeless Communications.
  6. ^ a b 미국 특허 1,707,545 "음향 장치"에드워드 C.갠지스는 벨 전화 연구소에 배정되었다.1926년 8월 4일에 신청했다.특허는 1929년 4월 2일에 수여되었다.
  7. ^ 미국 특허 1,707,544 "전기동적 장치"앨버트 L.Turas, Bell Telephone Laboratories에 배정됨.1926년 8월 4일에 신청했다.특허는 1929년 4월 2일에 수여되었다.
  8. ^ a b Eargle, John (2003). Loudspeaker Handbook (2 ed.). Springer. pp. 173–179. ISBN 1402075847.
  9. ^ Nathan, Julian (1998). Back-To-Basics Audio. Newnes. p. 120. ISBN 0750699671.
  10. ^ a b Ballou, Glen (2012). Electroacoustic Devices: Microphones and Loudspeakers. CRC Press. pp. 8–10. ISBN 113612117X.
  11. ^ "How to Better the Best: The Development of Meyer Sound's High Drivers". Meyer Sound. Archived from the original on February 16, 2013. Retrieved February 16, 2013.
  12. ^ Henricksen, Clifford A. (October 1976). "Phase Plug Modelling and Analysis: Circumferential Versus Radial Types". AES E-Library. Audio Engineering Society. Retrieved February 16, 2013.
  13. ^ Henricksen, Clifford A. (February 1978). "Phase Plug Modelling and Analysis: Radial Versus Circumferential Types". AES E-Library. Audio Engineering Society. Retrieved February 16, 2013.
  14. ^ Eargle, John; Foreman, Chris (2002). JBL Audio Engineering for Sound Reinforcement. Hal Leonard. pp. 125–126. ISBN 1617743631.
  15. ^ Gunness, David W. (October 2005). "Improving Loudspeaker Transient Response with Digital Signal Processing" (PDF). Convention Paper. Audio Engineering Society. Archived from the original (PDF) on May 12, 2012. Retrieved February 16, 2013. EAW.com에서 주최
  16. ^ Stark, Scott Hunter (1996). Live Sound Reinforcement: A Comprehensive Guide to P.A. and Music Reinforcement Systems Technology (2 ed.). Hal Leonard. p. 149. ISBN 0918371074.
  17. ^ "Phase Plug Technology". Preference Audio. OEM Systems. 2010. Archived from the original on April 14, 2003. Retrieved February 16, 2013.