Confronto tra sistemi  TEB e Linea di Trasmissione

di Mario Bon

13 dicembre 2011

(rivisto il 22 ottobre 2017)

 

TEB sta per Totaly Enclosed Box ovvero cassa chiusa o sospensione pneumatica che dir si voglia. Lo scopo della TEB è sopprimere la radiazione posteriore prodotta dal woofer.

TL sta per Tramission Line o Linea di Trasmissione. Lo scopo della TL è ritardare l’emissione posteriore di quanto basta per rimetterla in fase di con la radiazione anteriore e rinforzarla. La TL  è costituita da un tubo (di sezione costante non inferiore a SD) di lunghezza pari a mezza lunghezza d’onda corrispondente alla frequenza che si intende ritardare. Tipicamente tale frequenza coincide con la risonanza del woofer in aria libera. Dato che la lunghezza della linea a 40 Hz dovrebbe essere di oltre 4 metri, la linea viene accorciata e “sintonizzata” a un quarto della lunghezza d’onda. Sono state realizzate anche linee di trasmissione con sezione leggermente convergente o divergente e di tipo tapped. Se la sezione del condotto diverge in modo significativo la linea di trasmissione si trasforma in una tromba.

Per certi versi la TL ripropone uno svantaggio del reflex (per esempio a frequenze molto basse si comporta come un dipolo e non carica l’altoparlante) con delle aggravanti: la radiazione posteriore deve essere attenuata (per smorzare le risonanze e abbattere la gamma media) e questo costringe a riempire il condotto con un assorbente fibroso che riduce l’efficienza del sistema. In più la risposta impulsiva della TL è il risultato della sovrapposizione di due impulsi: quello prodotto dalla faccia anteriore del woofer (che “parte” a tempo zero) e quello generato dalla faccia posteriore che viaggia all’interno della linea e raggiunge la fine del condotto con un certo ritardo. Tale ritardo è tanto maggiore quanto più la linea è lunga.

 

Lunghezza della linea

Frequenza a ½ lunghezza d’onda

Efficacia della TL

Ritardo in milli Secondi

(per c=344m/s)

1 metro

172 Hz

Da circa 86 Hz

2.9 milli Secondi

1.7 metri

100 Hz

Da circa 50 Hz

4.94 milli Secondi

2 metri

86 Hz

Da circa 43 Hz

5.8 milli Secondi

La presenza dell’assorbente all’interno del condotto riduce la velocità di propagazione del suono fino ad un massimo del 40% (da 344 a 245 metri al secondo) e questo equivale ad un condotto più lungo.

 

Lunghezza della linea con assorbente

Frequenza a ½ lunghezza d’onda

Efficacia della TL

Ritardo in milli Secondi

(per c=245 m/s)

1 metro

125 Hz

Da circa 63 Hz

4 milli Secondi

1.7 metri

72 Hz

Da circa 36 Hz

6.9 milli Secondi

2 metri

61 Hz

Da circa 30 Hz

8.1 milli Secondi

 

Per fortuna l’apparato uditivo umano non è molto sensibile a queste differenze alle frequenze basse.

Ne segue che la funzione di trasferimento della TL, per definizione, non è a fase minima e la risposta impulsiva non è ottimale. Ciò a causa della struttura stessa della TL. In buona sostanza se una TL funziona veramente molto bene tende alle prestazioni di una TEB (senza raggiungerle). Per realizzare una TL serve un woofer con fattore di merito maggiore di 1. In passato (cinquanta anni fa) i magneti potenti erano molto costosi e i normali woofer avevano fattori di merito molto elevati che li rendevano adatti alla TL. Oggi i magneti in ferroxdure o neodimio sono potenti ed economici e i fattori di merito (QT) dei woofer raramente superano 0.4 .

 

 

TL

TEB

Woofer

Richiede un woofer progettato ad hoc

Qt del woofer

Maggiore di 1

Minore di 0.5 circa

0.35 per fs =2fo

F0 del woofer

da 40-50 Hz

(dipende dov e si vuole arrivare)

La più bassa possibile

ottimale attorno a 18-20 Hz (Qt=0,35)

Spider del woofer

rigido: deve controllare l’escursione del woofer sotto alla frequenza di risonanza

Morbido: la parte maggiore della elasticità viene fornita dal volume del cabinet

 

Sensibilità

Al limite come la TEB

Dipende dalla quantità e dall’impaccamento dell’ assorbente

 

Pendenza del passa alto

18 dB/ottava (asintotico) normalmente dual slope 6/18

12 db/ottava

o dual slope 6/12

Allineamento

passa alto sovrasmorzato

Interfaccia con l’ambiente

Le differenze sono limitata alle frequenze più basse (sotto 30 Hz) dove la TL è un dipolo.

La TEB è l’unico sistema che emette le basse frequenze come una sfera pulsante.

 

Distorsione

al di sotto della frequenza di risonanza il woofer non è caricato e lo spostamento della bobina mobile non è controllato.

Il moto del diaframma è sempre controllato dal volume del cabinet.

Distorsione

a favore della TL solo (ed eventualmente) per la distorsione armonica nell’intorno della frequenza di accordo. In linea di principio l’intermodulazione è favorevole alla TEB.

Il comportamento del condotto può vanificare i (pochi) vantaggi.

Propagazione interna al cabinet

Anche completamente  isoterma.

 

Cross-over

la presenza di una bobina in serie al woofer aumenta il QT e sposta il picco di risonanza

La presenza di una induttanza in serie aumenta il QT del sistema è può essere vantaggiosamente sfruttata.

Costruzione

Complicata

Semplice

Condotto

Riporta all’esterno tutta la radiazione posteriore che deve essere attenuata riempiendo di  fono assorbente il condotto

assente

Massimo SPL

Dipende dallo spostamento volumetrico

 

Vance Dickason - “Loudspeaker Design Cookbook”  settima edizione – 2006 – ISBN 1-882580-47-8

Da pagina 95 in avanti.

 

Vi si legge tra l’altro:

 

 

per quanto riguarda le caratteristiche generali Dickanson scrive:

 

 

 

 

Risposta normalizzata di un woofer in cassa chiusa.

La risposta diventa monotona (e la risposta impulsiva senza ringing) quando il Q del sistema è inferiore a 0.7

 

 

 

 

Alla fine, per eliminare le risonanze si ottiene lo stesso risultato fornito da un woofer in cassa chiusa. Alla luce di ciò la linea di trasmissione appare poco utile.

 

 

 

 

 

 

Nota: il sistema aperiodico

Un sistema aperiodico è un sistema aperto (reflex o linea di trasmissione) dove il cabinet viene riempito con materiale assorbente fino a cancellare la frequenza di risonanza.

Se impiegato con altoparlanti con QT elevato ha un senso (l’assorbente aumenta il volume virtuale del cabinet e soprattutto sopprime le riflessioni e le onde stazionarie interne al cabinet). L’efficienza è bassa e anche la massa dinamica aumenta riducendo la sensibilità sulle prime ottave.