О мембранах безмеандровых изодинамических излучателей

Итак, мембраны, они же «диафрагмы». Это тот самый элемент конструкции, который осуществляет звуковые колебания, и от него очень сильно зависит результат звучания, что очевидно.

Перепробовав десятки (если не сотни) вариаций топологии дорожек, сделав несколько сотен разных наушников как на своих излучателях, так и на излучателях многих уважаемых фирм, спустя примерно 8 лет (!!!) от начала этой деятельности, я наконец-то обратил внимание на еще одну очевидную вещь в их конструкции. Состоит она в том, что во всех изодинамических мембранах дорожки расположены в виде меандра (или «змейки»). Сопоставив с такими же очевидными данными из школьного курса физики за 8 класс, несколько удивился. Ещё бы… Сидишь тут, сутками чертишь и рассчитываешь поле магнитов, уже дошел до форм сечений с линиями в виде кривых второго порядка, а тут такое!

Просто смотрим на любую изодинамическую мембрану и видим (см. рисунок 1, рисунок 2):

На ней в непосредственной близости друг от друга находятся параллельные дорожки с противоположным направлением тока. Вспоминаем про электромагнитную индукцию, поминаем добрым словом Фарадея-Лоренца-Максвелла. Также вспоминаем мучения в виде борьбы с наводками, взаимным расположением проводников в схемах, ориентирование антенн, прокладку кабелей и т.д. Комментируя рисунок 1, разумеется, на мембрану наушников подается переменный сигнал, однако в каждый момент времени в цепи присутствуют параллельные близкорасположенные проводники с разным направлением тока.

Рисунок 1 — Направление тока в изодинамической мембране

Кроме этого, проводники в мембранах образуют несколько своеобразных «токовых контуров», расположенных в одной плоскости, с противоположным направлением тока в них. Чем сложнее мембрана и чем больше в ней изгибов меандра, тем больше в ней и контуров тока с противоположным направлением.

Рисунок 2 — «Контуры тока» в изодинамической мембране

Таким образом, получается что сама изодинамическая мембрана устроена так, что в ней неизбежно возникают взаимные наводки друг на друга в этих противоположно направленных «контурах тока». «Основной» сигнал и «наведенный» в данном случае будут противоположны по фазе. В цепи они складываются и возникают как минимум амплитудные искажения сигнала. Они достаточно малы, так как группы дорожек (или в некоторых конструкциях одиночные дорожки) разнесены на некоторое расстояние, но в сигнале неизбежно присутствуют, даже если мембрана не помещена в магнитное поле.

Идея очередной конструкции, в которой данная особенность преодолевается, состоит в том, чтобы свести к минимуму наличие близкорасположенных проводников с противоположным направлением тока. Конструкция получила название «Безмеандровый изодинамический излучатель». В настоящий момент она находится в процессе патентования. Приоритет от 08.05.2019, заявка на патент № 2019113927.

В основе данного излучателя лежит мембрана с особой топологией катушки, где отсутствуют мемандровые близкорасположенные изгибы проводников со сменой направления на противоположное (рисунок 3).

Рисунок 3 — Направление тока в мембране безмеандрового изодинамического излучателя

Рисунок 4 — Пример топологии дорожек прототипа безмеандрового изодинамического излучателя

Разумеется магнитная система под такую мембрану тоже своя, построенная со своими особенностями. Она может быть построена по двум базовым вариантам.

Вариант «с центральным магнитом» представлен на рисунке 5.

Её особенность в том, что токопроводящие дорожки располагаются в просветах между рядами магнитов. При этом присутствуют «центральные магниты», выделяющиеся тем, что его полюса ориентированы иначе, чем у остальных, а сам отодвинут от мембраны на расстояние, необходимое для выравнивания характеристик магнитного поля. На рисунке 5 показан вариант для магнитов одинакового квадратного сечения. Возможны варианты, когда форма сечения и размер центрального магнита отличается от остальных. Также в патенте предусмотрены разные варианты сечений магнитов, отличных от квабрата или прямоугольника.

Рисунок 5 — Магнитная система безмеандрового изодинамического излучателя «с центральным магнитом».

Другой принципиально возможный вариант магнитной системы для подобных мембран — «без центрального магнита». В нем дорожки находятся непосредственно под магнитами (рисунок 6).

Рисунок 6 — Варинат магнитной системы безмеандрового изодинамического излучателя

Результат оказался довольно интересный. Могу пока отметить пару особенностей, которые уже выявлены:

1. 1. Оптимизация топологии мембраны и магнитной системы значительно сложнее, чем у традиционных конструкций. Приходится оперировать значительно большим количеством переменных.

   2. Однако это того стоит, поскольку в удачных хорошо оптимизированных вариантах конструкции значительно меньший уровень уровень искажений и более высокая разрешающая способность, чем у традиционных конструкций, или даже на собственных конструкциях с изодинамических излучателей со сложными сечениями магнитов.

По сути это новое семество планарных излучателей. Отличия в конструкции, топологии дорожек, устройстве магнитный систем даже более значительные, чем между ортодинамикой и изодинамикой.

Дополнение:
На сегодняшний день, а именно 01.05.2020г. получен патент на безмеандровый излучатель в бумажном виде.

Авторская статья (c) Snorry (Сергей Глазырин)
Перепечатка и использование материалов данной статьи запрещено