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技术文档 - JBL介绍CBT无源线阵列CBT 50LA,CBT 100LA和CBT 70J
发布日期:2017/8/10  阅读次数:575

  新型的JBL CBT系统采用了专利申请中的无源群组延时网络,提供了时间弧形及射程补偿以提供与数字获取解决方式相匹敌的性能。CBT在垂直指向性的表现更像是大型恒定指向号筒,它们具有相似的覆盖控制。这样的结果是当设置为宽广(broad)模式时得到非常一致的覆盖并同大型的单点投射系统很相似。


图10.  CBT 100LA的恒定指向性能力相比大型的JBL两幅对称号筒更为平滑及更为一致的覆盖控制。CBT 100LA的垂直覆盖控制几乎与来自电影业标准的JBL 4675大型电影扬声器号筒相同。

  因为CBT的表现更像是一个恒定指向性号筒,所以它们在偏轴以及远距离都有非常一致的覆盖。


  在25英尺处,2、4和6度的偏轴响应。与图5中的直线型阵列不同,CBT 100LA的响应在同轴和偏轴都非常一致。

图11.  CBT 100LA随距离变化的响应变化相比图5中的直线型阵列一致得多。

  CBT 100LA在关键的中频段几乎没有旁瓣效应,与先前的直线型阵列的例子大大不同。
 

图12.  从1m高的CBT 100LA上测量的极性图。同图6中的直线型阵列对比,各频率的图形高度统一,并几乎没有旁瓣效应。

可切换的覆盖控制

JBL通过一个切换开关使覆盖可以在宽广(broad)和狭窄(narrow)设定之间切换。不需要任何软件升级和麻烦的计算机控制界面干预。CBT 100LA和CBT 70J有一个方便的覆盖切换开关可以在扬声器安装之前毫不费力地调整好。

无源阵列的覆盖可以通过改变单元间群组延时的量来变化。CBT系列扬声器有两种垂直覆盖称为宽广(broad)和狭窄(narrow)。狭窄的覆盖提供高指向性而不像传统的直线型阵列那样持续变窄。这给予线阵列实实在在的好处(指向性高,可懂性佳),覆盖平坦一致。
 

CBT 100LA在宽广垂直覆盖设置下的波束宽度


CBT 100LA在狭窄垂直覆盖设置下的波束宽度

图13.  CBT 100LA在两种覆盖设置下的波束宽度图形。

 
  在狭窄设定下系统的表现更像是一个高指向性音柱扬声器,但在非常高的频率不会过分的狭窄,在中频段不会有覆盖范围外的旁瓣。

可调节的语音

  灵巧的CBT 50LA,CBT 100LA和CBT 70J还包含了一个EQ开关来提升中频段,便于在语言系统中使用。这个提升是通过移除在音乐(music)模式中用来使响应平坦的一个陷波滤波器来实现的。这样的结果是,在中频段的灵敏度增加了,并且在此范围内的最大声压级可以被提高差不多5dB。
 

图14.  CBT 100LA在Music模式(实线)和Speech模式(虚线)的频率响应。

JBL介绍CBT的下区补声能力


  CBT 70J有一个非对称的向下弯曲角(J型)用来为需要前区覆盖的应用提供下区补声并同时满足远距离投射的要求。CBT 70J是一个集近距离投射和远距离投射为一体的系统。

 图15.  CBT 70J在扬声器上方有更紧密的覆盖控制并在下方有宽广的下区补声能力。CBT 70J从前区到后区覆盖的极其的平坦。注意从前区到后区的响应变化(在右下角),从500Hz往上仅仅只有5dB。(来自CBT计算软件)。5条根据间隔位置取得的频率响应曲线很清晰地用颜色表示。

下区补声是通过阵列下方一个轻微的下行曲线来实现的。它是延时波束成形和物理弧形的混合体。波束成形(即使是数字延时)由于驱动器自身的指向性而有所限制。物理弧形可帮助提供更高频率的恒定覆盖角。

扩展覆盖控制

CBT 70J的低频覆盖控制和低频的扩展可以通过增加CBT 70JE来进一步的扩展。增加的低频扩展模块可扩展从800Hz到400Hz的覆盖控制(±10度)以适应苛刻的高反射的应用。可用的低频限制从60Hz被放宽到45Hz。CBT 70J也适合方便定位的覆盖,并且在安装后可调整EQ开关。
 
CBT 70J使垂直波宽的控制低至800Hz

图16.  CBT 70J未加上和加上CBT 70JE扩展箱的波宽图形。CBT 70J加上CBT 70JE使垂直波宽的控制低至400Hz。


  CBT 70J和70JE系统有较好的低频覆盖控制,此外在各频率特定的覆盖控制下也有有力的旁瓣效应抑制力。
 
图17.  CBT 70J和70JE组合在250Hz处的垂直覆盖极性图。尽管这个组合标明拥有低至400Hz的覆盖控制,但在250Hz时阵列仍有超过上下12dB良好的抑制力。

低频衍射障板设计

所有的CBT系列扬声器都包含了通过最新的3D计算机优化程序最优化,并经过JBL的球形频率响应数据采集系统充分验证的低频衍射障板。雕刻外形的驱动器介面保证了反射自由传播。这确保了同轴和偏轴响应有规律,得益于此的CBT原理绝不折中。
CBT 70J中独特的高音障板造型在为低频驱动器透声时提供不断改变的分界环境。70J两分频系统还包含了为在所有方向驱动器正确校准的共线同轴的设计。
 

图18.  CBT 100LA和70J的低频衍射障板


针对设计的换能器

  长期以来,JBL一直在不断开发新的换能器应用在JBL系统中。JBL对CBT特别优化开发设计了换能器。在现成供应的驱动器中通常是找不到CBT 50LA和CBT 100LA的需求的。对于全频工作来说,驱动器必须有非常低的共振以及非常高效率的高频重现能力。而对于应用在线阵列中来说,因为低频会双倍地优于高频,所以驱动器必须有一个渐高的频率响应,当更多的驱动器加入组成阵列时就会拉平这渐高的响应。CBT所有的驱动器均为双钕磁钢,CBT 50LA和CBT 100LA内的2”的驱动器具有镀铜的电极片来最大化渐高响应特性,在已调整的CBT 50LA和100LA外壳内可用的响应低至80Hz并仅在100Hz有一个很低的共振。所有的CBT驱动器都有着利于发挥最大效率的非常高的传动力和最小的移动惯性。在CBT 70J和70JE中的低频驱动器吸取了它们音乐会声音同胞的设计要素,得到非常高的输出,可靠性和气候抵御能力。高音驱动器同样是使用经得起时间考验的设计原理来提供最高的耐久性同时保持最高的保真度。

将它们整合在一起

  考察CBT优势的最清晰的方法是与传统设计的直线型线阵列对比刚偏离中心线的频率响应。
 

图19.  通过话筒拾取的刚偏离中心线1m处,一个1m高的直线型线阵列与JBL CBT 100LA的模拟响应曲线。


  为了对比,响应曲线用几个不同距离和恢复到正常同轴的响应来表示。从这个对比可以看出直线型线阵列在每一个位置的响应都不同,而CBT保持了非常一致的响应。这个试验很明显能看出直线型线阵列并没有真正提供阵列高度所界定的覆盖范围,而CBT能提供偏轴和远距离范围非常均匀的覆盖。

CBT解决方案

  这最终的产物是CBT系列线阵列音柱扬声器。恒定波宽技术解决了许多传统无源音柱扬声器上的问题,同时也解决了当前在有源音柱和单点投射扬声器上的一些问题。

  一个特定的覆盖角度锁定于非常宽广的带宽,同时提供恒定指向性和一致的功率响应。在覆盖区域内,CBT系列传递一致的覆盖和一致的频率响应使所有的听众都能听到相同的混音。CBT系列在听众区结合了恒定指向性覆盖的狭窄的垂直覆盖。它们在指定的听众区无论距离和偏轴位置均提供一致的频率响应。覆盖区域之外的旁瓣效应被有力地抑制。

  CBT允许通过在无源网络中切换单元的属性值来选择垂直覆盖角度。CBT 50LA和100LA的可用频率响应延展到80Hz(-10dB),使它们可同时应用在音乐和语言的场合。

  一个语言的切换开关允许在Music模式拥有一个平坦的频率响应,在Speech模式可在中频段得到一个提升以提供更高的可懂度。因为中频段的提升来自灵敏度的提高,Speech模式也提升了扬声器在中频段差不多5dB的最大声压级输出。

  除了来自CBT设计的这些性能益处,CBT 70J还提供了额外的特性。CBT 70J的非对称垂直覆盖向房间远区发送更高,更集中的声压,并对房间近区发送更低,更发散的声压。这使房间中从前方到后方都能有更一致的声压级覆盖。

  CBT 70J的障板设计提供低衍射的特性,使频率响应更为平滑。同轴的结构减少了在分频区域的不连贯性,并进一步减少偏轴方向的不一致性。

  为CBT 70J设计的CBT 70JE扩展箱,复制了CBT 70J的低频部分而构成,成倍增加了CBT 70J阵列的高度。尽管70J提供了极其一致的覆盖控制,在800Hz处仅有10度的扩张(在低于那个频率下又有有效的覆盖控制),CBT 70J和70JE的组合将这10度的扩张点下移到400Hz,并在250Hz下仍提供12dB的抑制。

  CBT系列带来了无源扬声器前所未有的性能特性。CBT系列的这些性能特性提供了相当大的多功能性,使CBT系列有非常广的应用范围,包括演出场所,客运中心,演讲厅,会议室,专卖店,教堂,法庭,主题公园,大堂,影院,以及要求扬声器外观不显眼,音质优异和覆盖控制一流的其他应用场合。

注:
1. David L. Klepper与Douglas W. Steele,“来自线声源阵列的恒定指向性特征(Constant Directional Characteristics from a Line Source Array)“,JAES,1963年7月,第11卷,第3号。
2. James Novak,“可控覆盖角的音柱扬声器(A Column Loudspeaker with Controlled Coverage Angle)“。第14届AES大会预印本,1962年10月15-19日。
3. G. L. Augspurger,“音柱扬声器系统(Column Loudspeaker Systems)“,电子世界(Electronics World),1963年6月。
4. G. L. Augspurger与James S. Brawley,“改良的共线阵列(An Improved Colinear Array)“,第74届AES大会预印本,1983年10月8-12日。
5. Ulrich Horbach与D. B. Keele Jr.,“对称多路扬声器线性相位数字分频滤波点的应用,第2部:波束宽度和极型的控制(Application of Linear Phase Digital Crossover Filters to Pair-Wise Symmetric Multi-way loudspeakers, Part 2: Control of Beamwidth and Polar Shape)”,第32届AES国际大会预印本,2007年9月21-23日。
6. D. B. Keele Jr.,“扬声器阵列的宽频带恒定波宽换能器(CBT)理论的应用(The Application of Broadband Constant Beamwidth Transducer (CBT) Theory to Loudspeaker Arrays”,第109届AES大会预印本,2000年9月22-25日。
7. D. B. Keele Jr.与Douglas J. Button,“地平恒定波宽换能器(CBT)扬声器圆弧线阵列(Ground Plane Constant Beamwidth Transducer (CBT) Loudspeaker Circular arc Line Arrays),第119届AES大会预印本,2005年10月7-10日。

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