Hornhögtalare

Tack vare exponentialhornet effektiva ljudförstärkning, omvandlas energin från nålens rörelser längs spåret på fonografens vaxrulle till hörbart ljud. Målning av Francis Barraud (1895)

Hornhögtalare för mellanregisteret används i stereoanläggningar för hemmet

Hur en hornhögtalare fungerar

Megafon, en typ av hornhögtalare som används i PA-system

Ljud färdas längs en veckad kanal i en megafon

Hornhögtalare utvecklades genom krav från filmindustrin vid ljudfilmens entré. Men tekniken att låta ljud spridas utåt efter en kurva eller funktion är gammal. Mistlurar, trumpeter och horn har funnits länge. Taltrattar som sattes för munnen i bullriga miljöer likaså. Det ska även, under antiken, ha funnits speciellt utformade rum för att förstärka ljud. I vilket fall finns de trattlikt byggda teatrarna kvar än idag - där man var som helst, på läktaren, kan höra lika bra vad som sägs på scenen. På grund av förstärkare med låg effekt, krävde ljudfilmen högtalare med hög verkningsgrad. Horn har cirka 20 % verkningsgrad och en sluten låda 2 %. Idag finns många typer av hornhögtalare både för hifi- och PA-bruk.

Horntyper

Genom att placera ett horn med öppningen mot en vägg eller golv utnyttjas dessa för att göra hornet större och kopplingen till rummet bättre. Hornet kan även konstrueras för placering i hörn och utnyttja väggar och golv som del av hornet.

Horn kan vara bakladdade eller frontladdade eller hybrider.

• På ett bakladdat horn sitter hornet som en "svans" på högtalarens baksida.
• På ett frontladdat horn sitter hornet monterat på högtalarelementets framsida som en tratt.
• Högtalarelementet kan ha ett horn på sin framsida och ett horn som belastar baksidan.

Horn kan vara veckade eller raka.

• Bashorn är ofta veckade kanaler inuti en låda.

Typer

• Linjära horn, hornets tvärsnittsarea ökar linjärt
• Exponentialhorn, hornets tvärsnittsarea ökar exponentiellt
• Hyperboliskt exponentiellt horn, hornets tvärsnittsarea ökar hyperboliskt exponentiellt
• Transmission line[1]
• Kvartsvågshorn, det vanligaste och kanske enklaste hornet.
  • Voigthorn[2]
  • Zigmahorn

Matematiska formler

Hornets startarea

${\displaystyle A_{t}={2\pi F_{S}Q_{TS}V_{AS} \over c}}$

där A_t är arean i m², F_S är elementets resonansfrekvens fritt i luft, Q_TS är elementets totala Q-värde, V_AS är den totala lådvolymen i m³ och c är ljudhastigheten i luft (344 m/s)

Hornets slutarea/öppningsarea

${\displaystyle A_{m}={1 \over SF\cdot 4\pi }({c \over F_{o}})^{2}}$

där A_m är öppningen i m² och SF är storleksfaktorn (1, 2, 4 eller 8)

1 för mellan- eller högfrekvenshorn

2 för horn placerade fritt i ett rum

4 för horn placerade mot vägg

8 för horn placerade i hörn

c är ljudhastigheten i luft (344 m/s) och F_o är den övre gränsfrekvensen i Hz.

Högtalarelementets kompressionskammare

${\displaystyle V_{B}={V_{AS} \over {F_{C} \over F_{S}Q_{TS}}-1}}$

där V_B är kammarens volym i m³, V_AS, F_S och Q_TS är högtalarelemntets standardparametrar och F_C är den lägre gränsfrekvensen i Hz.

En annan formel från D.B. Keele, Jr., Low-Frequency Horn Design Using Thiele/Small Driver Parameters from the AES - från Klipsch, 1941:

${\displaystyle V_{B}={S_{T}c \over 2\pi F_{C}}}$

där V_B är kammarens volym i m³, S_T är hornets startarea i m², c är ljudhastigheten i luft (344 m/s) och F_C är den lägre gränsfrekvensen i Hz.

För övrig teknisk hjälp rekommenderas JBL's sida för tekniska dokument.

Se även

• Högtalare
• Megafon

Referenser

Noter

1. Beteckningen horn brukar reserveras för högtalare vars tvärssnittsarea ökar progressivt eller exponentiellt. Därför är denna högtalartyp i strikt mening ingen hornkonstruktion. Någon bred konsensus om tvärsnittsareans eventuella förändring i högtalare av typen transmission line (expanderande, konstant, eller avsmalnande) har dock inte skapats.
2. Inte heller Voigthornet är någon hornkonstruktion, utan mer att likna vid en orgelpipa.