
بررسی پتنت طراحی بلندگوی چند درایور دالبی با ساختار Cross-Coupled Dual Wave-Columns
مقدمه
در سالهای اخیر، رقابت در طراحی سیستمهای بازدهبالای فرکانس پایین شدت بیشتری گرفته است. شرکتهایی مانند Danley، Bose، JBL و حتی پروژههای DIY بارها نشان دادهاند که موجبرهای کانالی (Wave-Columns) هنوز ظرفیتهای جدیدی برای ارتقا دارند.
در همین مسیر، پتنت جدیدی که توسط Dolby Laboratories ثبت شده، معماری کاملاً متفاوتی از یک بلندگوی دودرایور با دو کانال موجی متقاطع (Cross-Coupled Dual Wave-Columns) ارائه میدهد؛ ساختاری که تلاش میکند محدودیتهای طراحیهای Tapped Horn و Transmission Line را برطرف کرده و پاسخ فرکانسی یکنواختتر، بازده بالاتر و اعوجاج کمتر را فراهم کند.
این مقاله یک تحلیل تخصصی آکوستیکی از این پتنت ارائه میدهد؛ مقایسهای با طرحهای تاریخی مانند Tapped Horn دانلی، «Transflex» جنسن، نسلهای پیشین Bose Acoustic Wave، طرحهای هیوژز و حتی نسخههای DIY. هدف این است که ببینیم این طراحی جدید دقیقاً چه مسئلهای را حل میکند و چرا میتواند در دسته موجستونها یک گام رو به جلو باشد.
مشخصات پتنت
- نام پتنت: Multi-Driver Loudspeaker with Cross-Coupled Dual Wave-Columns
- شماره: WO2018112231
- مخترعان: James Croft – Michael Smithers – Garth Showalter
- دارنده امتیاز: Dolby Laboratories Licensing Corp
- تعداد ادعاها: ۱۸ مورد
- تعداد نقشهها: ۵۱ تصویر
خلاصهی معماری طراحی
این پتنت یک جعبه بلندگو با دو درایور و دو موجستون با تنها یک خروجی در هر ستون را توصیف میکند. نکته اصلی طراحی این است که:
- خروجی جلویی درایور اول وارد کانال موجی اول میشود و پس از عبور از پشت درایور دوم از دهانه دوم خارج میگردد.
- خروجی جلویی درایور دوم نیز همین مسیر را با نسبت معکوس طی میکند.
این اتصال متقاطع باعث ایجاد چند پدیده مهم آکوستیکی میشود:
۱. تشدید ربعطولموج (Quarter-Wave Resonance)
در این فرکانس، جابجایی دیافراگم به حداقل رسیده و بازده خروجی به حداکثر میرسد.
۲. تقویت نیمطولموج (Half-Wave Reinforcement)
در این نقطه:
- موج جلویی درایور A
- با موج پشتی درایور B
همفاز میشود
و یک افزایش خروجی قابل توجه ایجاد میکند.
۳. کوپلینگ آکوستیکی دهانهها (Mouth Mutual Coupling)
در فرکانس ۱/۳ طول موج، دهانه هر دو کانال به صورت متقابل تقویتکننده عمل میکنند.
در نتیجه، خروجی در محدودهای که معمولاً بیشترین جابهجایی دیافراگم رخ میدهد، افزایش یافته و دیستورشن کاهش مییابد.
پیشنهاد ویژه:
« اولین و کاملترین دوره آموزشی نرم افزار اودئون ODEON برای طراحی آکوستیک »
ثبت نام دوره آموزشی نرم افزار اودئون ODEON
مقایسه با طراحیهای Tapped Horn دانلی
سال ۲۰۰۷، تام دانلی با معرفی Tapped Horn جهش بزرگی ایجاد کرد. در Tapped Horn:
- هر دو سمت درایور وارد کانال موجی میشوند.
- در فرکانس ¼ طول موج، پاسخ تقویت میشود و جابجایی دیافراگم کاهش مییابد.
- در فرکانس ½ طول موج، فاز موجها بهگونهای با هم تراز میشود که افت بین رزونانسهای اصلی جبران گردد.

اما محدودیتهای مشخصی در این معماری وجود دارد:
چالشها در معماری Tapped Horn
۱. ایجاد Dip شدید در فرکانس یکطولموج
وقتی فاصله خروجی جلو و عقب درایور برابر یک طول موج میشود، فازها ۱۸۰° مخالف شده و یک افت عمیق در پاسخ ایجاد میشود.
این افت معمولاً پهنای باند مؤثر را به حدود دو اکتاو محدود میکند.
۲. ایجاد رزونانسهای مزاحم ناشی از تازدگی کانال
به علت خمکردن مسیر موجستون:
- رزونانسهای ایستادهی ناخواسته
- رنگصوتی شبیه Slap Echo
- و افت بازده در هر خم
بهوجود میآید.
۳. افت انرژی ناشی از تلاطم در خمها
هر خم میتواند ۱.۵ تا ۲.۵ دسیبل اتلاف ایجاد کند.
مزیت اصلی پتنت Dolby: حذف خمها (Straight Wave-Columns)
در طراحی Cross-Coupled Dolby، کانالها کاملاً مستقیم هستند؛ بنابراین:
- رزونانسهای ایستاده ناشی از خمها حذف میشوند
- تلاطم و افت انرژی در خمها وجود ندارد
- نیازی به مواد جاذب آکوستیکی در طول کانال نیست
- بازده سیستم افزایش مییابد
- پاسخ ضربهای (Impulse Response) تمیزتر و سریعتر میشود
این بخش دقیقاً نقطهای است که این پتنت را نسبت به تمام موجستونهای پیشین متمایز میکند.
قابلیتهای تنظیم و کنترل بیشتر
این معماری دوکاناله و دودرایوره امکان کنترلهایی را فراهم میکند که در سیستمهای مرسوم وجود ندارد:
- طول کانالها میتواند مستقل تنظیم شود
- فاصله درایورها قابل طراحی است
- میتوان هر درایور را مستقل از نظر فاز و سطح تحریک کرد
- امکان طراحی پاسخ چندفرکانسی و حذف Dip یکطولموج وجود دارد
این یعنی مهندس طراح میتواند سیستم را بهصورت هدفمند برای:
- پاسخ صافتر
- پهنایباند بیشتر
- کاهش Dipها
- یا حتی سازگاری با محیط (شبیه سابووفرهای آرایهای)
بهینه کند.
چالشها و محدودیتها
بزرگترین محدودیت این معماری طول زیاد سیستم است.
بهعنوان مثال:
- برای رسیدن به Cutoff حدود ۲۵ هرتز، طول موجستون به حدود ۳.۵ متر میرسد.
این موضوع استفاده در محیطهای خانگی را محدود میکند، هرچند راهحلهایی مثل ساختار حلقهای/نعل اسبی (Curved Horseshoe) نیز در پتنت پیشنهاد شده است.
پیشنهاد ویژه:
دوره آموزش ماژول آکوستیک ساختمانی نرم افزار کامسول
ثبت نام دوره آموزشی نرم افزار کامسول
کاربردهای پیشنهادی
۱. سیستمهای سینمای خانگی و حرفهای
قرارگیری زیر پرده نمایش با سطح مقطع کم ولی طول زیاد.
۲. سیستمهای پرتابل و Line Array
امکان طراحی در قالب لولههای سبک با دیواره نازک (مشابه Bose Cannon اما کارآمدتر).
۳. توزیع چند سابووفر در اتاق
دو دستگاه در دو دیوار مختلف، منجر به چهار منبع مجزا و کنترل مودهای اتاق.
جمعبندی
پتنت Dolby یک رویکرد کاملاً تازه برای طراحی Wave-Column ارائه میدهد. در این معماری:
- مسیر موج کاملاً مستقیم است
- دو درایور بهصورت متقاطع به دو کانال مجزا کوپل شدهاند
- رزونانسهای ¼، ½ و ۱/۳ طول موج همگی در جهت تقویت خروجی کار میکنند
- مشکلات کلاسیک Tapped Horn مثل Dip یکطولموج، رزونانسهای داخلی، و افت انرژی ناشی از خمها عملاً حذف میشود
اگرچه چالش طول زیاد همچنان باقی است، اما در فضاهایی که امکان نصب وجود دارد، این طراحی میتواند یکی از کارآمدترین معماریهای موجستونی در دنیای مدرن سابووفرها باشد.
آموزس، شبیه سازی، طراحی و اجرای پروژه های آکوستیکی با آوانا
برای مطالعه کامل این مطلب می توانید به لینک این پتنت در زیر مراجعه نمایید:
Multi-driver loudspeaker with cross-coupled dual wave-columns