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Auteur(s)
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Jacques JOUHANEAU : Professeur au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Du même auteur, l’article Enceintes aux hautes fréquences traite des enceintes aux hautes fréquences.
Pour qu’un haut-parleur constitue une source d’énergie sonore suffisante et correctement répartie dans l’espace, il est indispensable de séparer les ondes rayonnées par la face avant du haut-parleur de celles qui sont émises par la face arrière. C’est le rôle de l’enceinte. Si celle-ci permet d’obtenir des résultats satisfaisants aux fréquences moyennes du spectre, elle pose en revanche des problèmes importants aux très basses fréquences.
Si l’enceinte est totalement fermée, la masse d’air enfermée dans l’enceinte réagit par compression sur le mouvement du haut-parleur, provoquant un accroissement de la raideur apparente de la membrane. Cela a pour conséquence une « remontée » de la fréquence de coupure basse de l’enceinte qui devient inapte à restituer les fréquences du registre grave et, a fortiori, de l’extrême grave. Le phénomène est d’autant plus critique qu’aux très basses fréquences, la puissance rayonnée, proportionnelle à la résistance de rayonnement, devient très faible.
Pour compenser cet effet, on cherche à étendre la bande passante de l’enceinte en couplant l’équipage mobile du haut-parleur à une masse qui, associée à la raideur de l’enceinte, constitue un résonateur que l’on accorde sur une fréquence assez basse pour que le son grave soit restitué et assez haute pour ne pas créer de trou dans la zone de raccord.
Plusieurs solutions existent selon la nature de la masse. Ce peut être :
-
celle d’une ouverture appelée évent (cas le plus fréquent) ;
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celle du second haut-parleur ;
-
celle d’une colonne d’air.
L’enceinte à évent est appelée « bass-reflex ». Elle donne lieu à un nombre considérable de variantes plus ou moins sophistiquées selon la forme et la position de l’évent. Le fait que l’évent rayonne tantôt en phase, tantôt en opposition de phase avec le haut-parleur pose de délicats problèmes de réglage et d’optimisation.
L’enceinte utilisant un second haut-parleur peut donner lieu à diverses familles de solutions selon que le haut-parleur complémentaire est actif ou passif et selon qu’il est placé à l’intérieur ou à l’extérieur de l’enceinte. Dans de nombreux cas, le système actif fait l’objet d’un dispositif symétrique destiné à réduire les effets de non-linéarité d’excursion.
L’enceinte à colonne d’air dérive de l’enceinte à labyrinthe. Elle peut être mise en œuvre selon différents principes dont les plus courants sont l’enceinte à ligne de transmission et l’enceinte quart d’onde.
Il est à noter que de nombreux systèmes sont aujourd’hui obtenus par combinaison de ces différents principes.
Le tableau de Notations et symboles se trouve en fin d’article.
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Enceinte bass‐reflex
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3. Enceinte close
3.1 Conséquences de la fermeture de l’enceinte
Le baffle de grandes dimensions étant d’un usage peu pratique, c’est presque toujours l’enceinte fermée qui est utilisée pour la séparation des ondes avant et arrière. Dans ce cas, l’onde arrière reste emprisonnée et ne peut pas interférer avec l’onde rayonnée par la face avant du haut‐parleur.
La séparation est radicale mais cette méthode n’est pas sans inconvénient. L’enceinte fermée constitue une charge arrière qui va modifier le comportement du haut‐parleur. Cette modification affecte principalement la fréquence propre de l’équipage mobile et l’efficacité de l’émetteur. Elle favorise l’apparition des modes propres de l’enceinte.
HAUT DE PAGE3.1.1 Fréquence propre du haut‐parleur chargé par l’enceinte
Aux très basses fréquences, l’enceinte close va se comporter comme une raideur ajoutée qui décale la fréquence de résonance de l’équipage mobile du haut‐parleur et remonte la fréquence de coupure basse. L’enceinte ne restitue plus l’extrême grave.
l’équipage mobile d’un haut‐parleur de 21 cm de diamètre a pour constantes mécaniques : Rm = 2,5 N · s · m–1, m = 0,025 kg et k m = 1 010 N · m–1
Sa fréquence propre vaut :
Monté dans une enceinte close de 50 L, le haut‐parleur voit sa raideur augmenter d’une valeur :
Sa fréquence propre devrait donc passer, théoriquement, de 32 Hz à :
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