LÍNEAS DE TRANSMISIÓN.

Una línea de transmisión es un tipo de caja acústica muy difererente a las demás.

En analogía con las líneas de transmisión eléctricas, una línea de transmisión acústica lo que pretende es llevar la energía de un sitio a otro sin que halla pérdidas, simplemente por la adaptación de "impedancias".

 

MORFOLOGÍA Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Una línea de transmisión consiste en un conducto largo en cuyo extremo está el altavoz. Por el conducto viaja la onda producida por la parte trasera del altavoz.

 Cuando la parte exterior de un altavoz empuja el aire y la parte interior "tira". Pasado un tiempo, el exterior tira y el interior empuja. Así van alternándose. Esto equivale a decir que la onda producida por la parte interior del altavoz está desfasada 180º de la creada por la parte exterior.

En una línea de transmisión, a una determinada frecuencia, la onda que "sale" del conducto ha sido creada hace un cierto tiempo, y cuando sale está en la misma fase que la que genera la parte exterior del altavoz, es decir: el altavoz y la salida de la línea tiran o empujan al mismo tiempo. Esto refuerza la onda producida y el resultado es un sonido más fuerte.

Existen frecuencias a las que un altavoz tiene dificultades para crear sonido, que son las frecuencias muy bajas. En este caso sí sería interesante que las ondas creadas por la parte interior del altavoz reforzasen el sonido, contribuiría a una mejor respuesta en los graves.

El lugar donde una onda está desfasada 180º de la onda que sale del altavoz coincide con la mitad de su longitud de onda. Esto depende de la frecuencia.

Podemos controlar qué frecuencias se reforzarán y cuales no, modificando la longitud de la línea para que coincida con la mitad de la longitud de onda de la frecuencia a reforzar.

180º(parte trasera del altavoz)+180º(desfase producido por recorer media LAMBDA)=360º~0º, con lo cual, la salida de la línea y la onda creada por el exterior del altavoz tienen la misma fase.

AVANZANDO...

El fenómenos de línea de transmisión se basa en que en todo tipo de fenómeno de propagación de ondas, bien eléctrico o mecánico, las ondas se propagan por el medio a un a velocidad constante que depende de la resistencia que ofrece ese medio al paso de las ondas. Es por esto mismo que los cables de TV tienen impedancia nominal 75 Ohm y los finales de línea tienen 75 Ohm también

Lo que ocurre dentro de la línea es que la resistencia del medio al paso de las ondas es un un valor 'x', pero al final, en la abertura, ese , valor de impedancia acústica varía. El fenómeno que se sucede es que parte de la onda rebota y acanzará de nuevo al altavoz.

Normalmente, una apertura de mayor tamaño producirá una diferencia de impedancias menor que una pequeña. El sonido será más controlado y seco en una linea con la apertura pequeña, pero menos grave, y en una línea con apertura ancha, habrá una mayor extensión en grave, pero estos serán más distendidos. Se toma como valor de referencia Sd, la superficie del cono.

¿Y QUÉ PASA A LAS DEMÁS FRECUENCIAS?

A otras frecuencias, puede no pasar nada (desfase de 90º) o puede haber cancelación (180º). Todo lo que ayuda a moverse al cono (la onda llega al final con (1/2)*lambda o 1*lambda) es una resonancia (al , y todo lo que llega al final con (1/4) o (3/4) lambda es una antiresonancia. Y así para todas las frecuencias múltiplos de la menor posible, L/4*340

Debido a lo comentado anteriormente sobre las reflexiones de las ondas ante una variación de la impedancai acústica, parte de la onda sale y parte rebota, y esto tiene relación con el diámetro final del tubo.

Para una línea de L/2, sintonizada según Fb (la frecuencia de resonancia del cono dentro de la caja). Cuando la onda llega al final y rebota, vuleve a recorrer la media L, y esto supone L/2+L/2=L, es decir, que cuando la onda llega otra vez al altavoz está en fase con él, y éste efecto se añade al de la propia resonancia del altavoz, y por lo tanto no hay propiedades antiresonantes en una línea de L/2. El pico de impedancia del altavoz será más agudo y mayor. En cambio, con una línea de L/4 sintonizada según Fb, el efecto es el contrario. Los dos picos habituales que se ven en una Tlineestán a los lados de Fb, sun el resultado de restar al pico de Z del altavoz la acción antiresonante del la línea.

Esto se demuestra muy fácilmente viendo la gráfica de respuesta de una línea de L/4 sintonizada a Fb, las más normales. Hay un leve pico de impedancia a 22, y otro a 50. La línea azul es la Z del propio woofer. La línea negra punteada es la acción de la línea, y la roja el resultado.

Ejemplo de línea de L/4:

  • A 20 Hz, L=17m L/4=4.25m
  • A 40 Hz, L'=8.5m, L'/2=4.25m

Con esto queda demostrado empíricamente que las líneas tienen resonancia...por lo menos una. En la gráfica anterior vemos que se produce a unos 80Hz. Es lógico que a frecuéncias múltiplo de Fb también halla resonancias Si dividimos L/2 (camino de ida y vuelta en la línea elegida) por Lx y da un entero n , querrá decir que llega en fase(hace n ciclos completos), y si da n.5 querrá decir que llega en fase opuesta (hace n ciclos completos y medio). Lx es la longitud de onda de una frecuencia.

  • 60Hz:L''=5.666 (L/2)/L''=8.5/5.666=1.5 --------desfase de 180º
  • 80Hz:L'''=4.25 (L/2)/L'''=8.5/4.25=2 -------dos ciclos completos y llega en fase
  • 100Hz:L'''=3.4 (L/2)/L''''=8.5/3.4=2.5 ------dos ciclos completos y medio:desfase de 180º ...........

Por inducción se puede demostrar que en CUALQUIER línea hay infinitas frecuencias de resonancia, y también infinitas frecuencias de cancelación. Fb es una frecuencia de cancelación.


Esto no debe suceder. Si sucede, la respuesta en frecuencia no será plana. Queremos que la respuesta se refuerce en un punto en el que es baja, pero debemos evitar que interfiera en otras frecuencias. A la derecha, en rojo, el resultado de la deducción anterior.


contribución de la línea

Lo más simple es saber que la respuesta del woofer estará limitada por la respuesta del filtro, por la dispersión de las ondas a altas frecuenias, y además, se puede colocar material absorbente en la línea, que absorba las frecuencias altas y deje pasar las bajas.

Los materiales suelen ser lanas y en general, materiales por los que el aire tenga una cierta facilidad para pasar.


Contribución filtrada por las fibras

A medida que se avanza en la frecuencia a la onda le es más difícil atravesar la línea, rebotar al final y volver al cono íntegra, por las pérdidas que produce la fibra. Por lo que a medida que sube la frecuencia va disminuyendo este comportamiento.Al final, por el final de la línea sólo salen las frecuencias bajas que producen el refuerzo, mientras que las otras se absorben.

 

Ondas estacionarias y vibraciones.

Las cajas selladas y las bass-reflex tienen serios problemas con las frecuencias creadas por la parte posterior del altavoz. Sobre todo las selladas, donde el aire hace de muelle e impide que la membrana se estabilice.

Las grandes presiones creadas por el altavoz hacen que la caja sea muy propensa a resonar físicamente.

En una línea de transmisión, esto no ocurre. En su interior no se generan presiones ayn grandes . El aire es libre para circular y salir o entrar por el final de la línea. No hay compresion y las vibraciones de la caja son menores.

Una onda que se propaga por un tubo del mismo diámetro que el altavoz es una onda plana cuyo eje de desplazamieto es el mismo que el eje de la tínea,

Esta onda no crea estacionarias, porque es dirigida por la línea. Cuando las lambda de las ondas son más pequeñas que el diámetro del tubo, entonces la onda deja de ser plana y coaxial al tubo. Así se crean las resonancias en la caja, por lo que la línea debe estar limitada en frecuencias, y las paredes con una cierta cantidad de material absorbente, y este es uno de los fenómenos que hacen que

Tamaño.

Si este tipo de altavoz no tuviese problemas, todo el munde tendía uno y se hubiesen desechado los demás tipos de caja.

La longitud de la línea puede ser sumamente larga: una línea que refuerce frecuencias de 20 Hz tiene una LAMBDA/4 de 4,3 metros, un poco excesivo para una casa.

SOLUCIONES

La línea no tiene porqué ser recta, puede plegarse, pero entonces pueden aparecer ciertos problemas: El primero es un comportamiento menos ideal y menos predecible, ya que la impedancia acústica no es constante a lo largo del tubo

Si la línea no fuese "plegable", sería irrealizable, pero ahora puede caber en una caja más o menos normal.


MITOS DESBANCADOS

Fs se debe sintonizar a 1/4 de Fs <-FALSO

Fs en un sistema resonante (masa del cono+bobina y elasticidad de la suspensión), la frecuencia de resonancia depende de la masa y de la elasticidad. Tenemos unas condiciones iniciales que son Fs (F de resonancia al aire libre). Si se introduce en una caja abierta, el aire es libre para circular, por lo que no se modifica la elasticidad pero si la masa, se está añadiendo toda esa masa de aire al sistema resonante, por lo que Fs baja.

Se añaden 1.2 gramos por cada litro, por lo que para un woofer con Fs=35Hz y 25 gramos, una caja de 25 litros hará que se reduzca su eficiencia y también Fs, estará aproximadamente en 18Hz

 

A efectos acústicos, una Tline se comporta como una caja bass-reflex. Es un bafle infinito al que se le suma la contribución de un port, y aquí, a diferencia de la bass-reflex, la respuesta de ese port (la línea) no es una campana con pendientes abruptas, ni siquiera es simétrica, por lo que hay que utilizar algún material de relleno que se comporte como filtro paso bajo para que la contribución del port sea la típica campana con pendientes suaves.

No tienen la misma respuesta acústica dos drivers con Qes diferentes: Un woofer con Qts=0.25 con Fs=20Hz (candidato para bass-reflex) empieza a decaer a 70Hz, y y ni por casualidad el punto de -3dB está a 20Hz, ni siquiera a 40, con lo cual, hacer que se produzca el refuerzo a 20 o 40Hz es desperdiciar las cualidades de la T-line y añadir volumen innecesario.

Para otro caso diferente, driver con Fs=40Hz y Qts=0,55, elegir el refuerzo a 40Hz puede producir un pico que coloreará el sonido.

.. Sobre los materiales de relleno, lo que si tengo comprobado es que se comportan siempre como un filtro paso bajo, por eso si el woofer de la Tline no se corta a menos de 150Hz, será necesario usarlos.

PRÓXIMAMENTE MÁS: Cómo elegir la Fb, materiales absorbentes y cómo elegir el ancho.

 

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