Page 17 - 《应用声学》2020年第2期
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第 39 卷 第 2 期               朱宏艺等: 紧凑型双单元声系统的波束形成研究                                           175


                 (2) 对于中央虚拟声道, 在频段 I、II, 图                     高频9∼10 kHz附近,其指向性幅度均大于−10 dB。
             5(g)∼(h) 的波束形成结果基本为全指向,该结果                        因此相较于图 3(i),图 5(i) 的波束宽度更符合虚拟
             与 1.3 节的分析一致。由于频段 I、II 的声波波长较                     中央声道的设计要求。
             长,因而该结果不会影响聆听者对虚拟中央声道的                                综上所述,有限长障板虽然会造成单个扬声器
             感知。在频段III,由于单元指向性变窄,图5(i)的波                       单元的指向性整体变宽,但该结果更有利于左/右
             束形成结果依然会出现主瓣不光滑的情况,但在较                            声道和中央虚拟声道的波束形成。


                       -150O  180O 0 dB 150O    -150O  180O 0 dB 150O   -150O  180O 0 dB 150O
                                                                                               ᮠ඀ *
                                                                              -10 dB
                                                      -10 dB
                             -10 dB
                   -120O              120O  -120O              120O  -120O             120O    f=200 Hz
                                                                                               f=400 Hz
                                                                             -20 dB
                                                     -20 dB
                            -20 dB
                  -90O                 90O  -90O                90O  -90O               90O    f=600 Hz
                                                                                               f=800 Hz
                                                                                               f=1000 Hz
                   -60O               60O   -60O               60O  -60O               60O
                       -30O       30O           -30O       30O          -30O       30O
                              0O                      0O                       0O
                     (a) ੴܦ٨ӭЋ200~1000 Hz      (d) ࢻܦ᥋200~1000 Hz    (g) ˗ܽᘿલܦ᥋200~1000 Hz
                                                                             180O 0 dB
                             180O0 dB                 180O 0 dB
                       -150O      150O         -150O       150O        -150O       150O
                                                                                               ᮠ඀ **
                                                      -10 dB
                                                                              -10 dB
                             -10 dB
                   -120O             120O   -120O             120O  -120O              120O
                                                                                               f=2 kHz
                                                                             -20 dB
                                                     -20 dB
                            -20 dB
                  -90O                 90O  -90O                90O  -90O               90O    f=3 kHz
                                                                                               f=4 kHz
                   -60O              60O    -60O              60O   -60O               60O
                       -30O       30O           -30O       30O          -30O       30O
                              0O                      0O                      0O
                      (b) ੴܦ٨ӭЋ2~4 kHz          (e) ࢻܦ᥋2~4 kHz         (h) ˗ܽᘿલܦ᥋2~4 kHz
                             180O0 dB                                                          ᮠ඀ ***
                                                      180O 0 dB
                                                                              180O 0 dB
                       -150O      150O         -150O       150O        -150O       150O
                                                                                               f=5 kHz
                                                      -10 dB
                                                                              -10 dB
                             -10 dB
                   -120O              120O  -120O             120O  -120O              120O    f=6 kHz
                                                                                               f=7 kHz
                                                     -20 dB
                                                                             -20 dB
                            -20 dB
                  -90O                 90O  -90O                90O  -90O               90O    f=8 kHz
                                                                                               f=9 kHz
                   -60O               60O   -60O              60O   -60O               60O     f=10 kHz
                       -30O       30O           -30O       30O          -30O       30O
                              0O                      0O                      0O
                      (c) ੴܦ٨ӭЋ5~10 kHz         (f) ࢻܦ᥋5~10 kHz       (i) ˗ܽᘿલܦ᥋5~10 kHz
                      图 5  有限长圆柱形障板上 (H = 20 cm) 扬声器单元的指向性和左声道/虚拟中央声道波束形成结果
                     Fig. 5 Directivity of a loudspeaker mounted on a finite cylindrical baffle (H = 20 cm) and beam-
                     forming results of left/phantom center channel
                                                               声道和虚拟中央声道的波束形成结果,测量结果如
             5 实验
                                                               图7所示。
                 为验证算法的实际性能,本文基于第 4 节的模                            对比图 7(a)∼(c) 和图 5(a)∼(c),由于实际使用
             拟条件,设计并加工了一个半径 R = 4 cm、高度                        的扬声器单元并非理想的矩形活塞振动,且实际采
             H = 20 cm 的圆柱形障板,两只相同型号且半径为                       用的障板不是标准的圆柱形,因而实测的指向性与
             2.54 cm 的扬声器单元以角度间隔 120 安装于该障                     有限元仿真结果有差异。主要表现为在频段 II,实
                                               ◦
             板上,构成如图 6(a) 所示的紧凑型双单元声系统。                        测的指向性较窄于仿真结果。
             利用如图 6(b) 所示的实验装置分别测量了安装于                             由图7(d)∼(f)可见,对于左声道,算法实现了波
             有限长圆柱形障板上单个扬声器单元的指向性、左                            束形成滤波器从低频平滑过渡到高频。在频段 I,两
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