Kardioidhögtalare: Jakten efter en väggmonterad högtalare med kardiodstrålning

Abstract: Väggmonterade högtalare blir mer och mer tilltalande för det genomsnittliga hemmet. Nackdelen med denna typ av högtalare är att de akustiska bristerna i ett rum framhävs, i de flesta fallen. Ett företag som heter DLS Svenska AB är angelägna om att hitta en lösning på detta problem och följande uppdragsbeskrivning överlämnades till författaren från deras högtalarkonstruktör vid namn Mats Andersen:

”Uppdrag att undersöka mäta och verifiera möjligheterna att ta bort/minimera väggens inverkan på ljudet från vägg hängda eller vägg nära högtalare med hjälp av akustiska och elektriska lösningar. Med fokus på akustiska lösningar. Med elektriska lösningar menas analoga lösningar i huvudsak men att även undersöka digitala lösningar(DSP).”

Fem olika prototyper utvecklades utifrån akustiska teorier. Den första prototypen fokuserade på kantdiffraktioner. Den andra prototypen hade en bred baffel vilket skulle sänka högtalarens skuggning. Två prototyper baserades på mikrofonteknik och den sista använde sig av en akustisk spegel. Frekvensspektra för alla prototyper mättes i ett rum som kallas för multi-studio samt i ett ekofritt rum. Genom att göra detta var det möjligt att identifiera de problem som väggen bakom högtalaren skapade. De polära mönstren mättes i det ekofria rummet för att undersöka om prototyperna hade kardioida strålningsmönster.
De resultat som experimenten i detta examensarbete tog fram säger att det är möjligt att minimera effekten som den närmaste väggen (dvs väggen bakom högtalaren) har på ljudet från väggmonterade högtalare. Det är emellertid inte möjligt att ta bort effekten fullständigt med de testade akustiska lösningarna. Elektriska lösningar undersöktes inte, eftersom det föll utanför författarens utbildning. Några av prototyperna betedde sig inte som förväntat. Samtliga prototyper kräver ytterligare arbete för att kunna användas som konventionella högtalare, även de som hade bra kardioid eller halvsfäriska strålningsmönster. Chamfer minimerade den bakåtgående strålningen ganska bra, men drastiska interferenser skapas då baffeln slutar precis vid en rumsavgränsning. Plate förlängde lådskuggningen till lägre frekvenser så att reflektionerna inte skulle störa mellanregistret lika mycket. Baffeln skapade däremot drastiska kantdiffraktioner. Pressient fungerade inte alls. Dess system fungerar i teorin men det behöver mer implementering för att fungera på riktigt. Toploaded hade större framgångar än tidigare prototyper. Den akustiska spegeln fungerade mycket bra och prototypen agerade som att ka går mot noll upp till 900 Hz istället för att skapa minimum och maximum. Teorin för Type R fungerar, men den skapade akustiska störningar vilket gör den olämplig för vardagligt användande.