Фазоинвертор: самый распространённый корпус с портом

Фазоинвертор — это корпус с отверстием, в котором стоит труба, так называемый порт. Это самый частый тип акустики и в магазинах, и среди наборов для сборки, потому что из того же динамика он получает более глубокий бас, чем закрытый ящик.

Разрез фазоинвертора. Слева вверху динамик, внизу порт — труба от передней стенки внутрь корпуса. Воздух в порте колеблется, как груз на пружине, а пружина — это воздух в корпусе.

Как он работает

Воздух в порте имеет массу, а воздух в корпусе пружинит. Вместе они образуют резонатор со своей частотой — настройкой. Вблизи настройки порт играет в фазе с диффузором и добавляет баса. Точно на настройке диффузор почти останавливается, и играет почти только порт. Поэтому у фазоинвертора на настройке ход диффузора минимален.

Ниже настройки всё наоборот: порт играет против диффузора, и бас спадает круто, на 24 dB на октаву. Диффузор там уже ничто не тормозит, и его ход быстро растёт. Поэтому ниже настройки полезен фильтр, который срезает самые низкие частоты.

Что показывает расчёт

Все графики в серии статей о типах корпусов Loudsmith рассчитывает для одного и того же 6,5" НЧ-динамика SB Acoustics SB17NRX2C35-8 (Fs 36,5 Hz, Qts 0,43, Vas 27 l), чтобы их можно было сравнивать. Уровень 0 dB — это уровень динамика на средних частотах. Фазоинвертор 29,1 l с портом Ø 44 mm длиной 99 mm, настроенный на 33 Hz.

ИтогоДиффузорПортЗакрытый ящик 13,6 l для сравнения

Фазоинвертор 29,1 l, настроенный на 33 Hz. Спад на 3 dB на 33 Hz — почти на октаву ниже, чем у закрытого ящика с тем же динамиком.

На графике видно, как это работает. Синяя пунктирная кривая диффузора имеет на 33 Hz глубокий провал, там играет почти только порт (оранжевая). Сумма ровная до настройки, а ниже резко падает. За более глубокий бас вы платите бо́льшим корпусом: 29 l вместо 13,6 l.

Импеданс фазоинвертора имеет два пика: 36 Ω на 22 Hz и 45 Ω на 56 Hz. Минимум между ними лежит на настройке. Так настройку готовой колонки проверяют измерением.

Плюсы и минусы

Плюсы: более глубокий бас и большая громкость в басу с тем же динамиком, малый ход диффузора вблизи настройки, обычные и дешёвые порты.
Минусы: больший корпус, крутой спад и худшие переходные характеристики ниже настройки. Узкий порт на громкой музыке шумит, поэтому скорость воздуха в нём должна быть не выше 17 m/s. У длинного порта есть собственный резонанс на средних частотах.

Для какого динамика и какой комнаты

Подходит для НЧ-динамиков с Qts примерно от 0,25 до 0,45. Порту на задней стенке нужно не меньше 20–30 cm до стены, иначе бас становится раздутым. Ближе к стене лучше порт спереди или более низкая настройка.

Известные конструкции

Paul Carmody (Classix III, Amiga, Carrera и другие): для каждого проекта указывает объём, размеры порта и настройку. Например, у Classix III 15 l, порт Ø 2" длиной 8" и настройка 40 Hz.
Наборы SEAS (Idunn, Mimir, Trym, Bragi и другие): например, у Mimir 14 l, порт Ø 50 mm длиной 200 mm и настройка 42 Hz.
Troels Gravesen измеряет настройку каждой колонки по импедансу. На странице о настройке портов он показывает, что демпфирование в корпусе сдвигает настройку на несколько герц вниз.

В Loudsmith

Loudsmith подбирает порт из ассортимента магазина так, чтобы скорость воздуха в нём не превышала 17 m/s. В Размерах вы задаёте свой диаметр, длину, расширенные концы и демпфирование корпуса. Расчёт настройки мы сравнили более чем с 70 опубликованными фазоинверторами. С примерами расчётов Scan-Speak он совпадает в пределах 2 %, а с проектами Carmody — в среднем в пределах 2 %. По умолчанию демпфирование — облицованные стенки, потому что готовые колонки настроены ниже, чем даёт голая формула.

Серия «Типы корпусов»: закрытый ящик · фазоинвертор · пассивный излучатель · апериодический корпус · transmission line · TQWT · ML-TL · открытый экран · рупор с задней нагрузкой. Формулы вы найдёте в статье Расчёт акустического корпуса шаг за шагом.