Mister

OVIEDO ¥ 1997

Estudio teórico y diseño de cajas acústicas en baja
frecuencia
Basilio Pueo Ortega
Escuela Universitaria de Gandía. Universidad Politécnica de Valencia.
Ctra. Nazaret-Oliva, s/n. 46730 Gandía

Synthesis of the basic parameters of a complete loudspeaker system or an enclosure for a given loudspeaker driver to achieve some desired performance constitutes a major part of theloudspeaker system design
problem. A method is described where the loudspeaker system parameters are chosen to achieve some specific transfer functions. The method is illustrated by designing four low frequency loudspeaker systems.
Closed-box, vented-box, passive-radiator and band-pass systems are considered, in which the method is
successfully applicated.

Introducción
El autor del presentetrabajo pretende un doble objetivo: por un lado, poner en actualidad el tema en base
a una revisión bibliográfica en la que se han considerado los trabajos más relevantes en la evolución conceptual y en el desarrollo técnico de esta especialidad con el fin de desarrollar y analizar todos los conceptos que intervienen. Por otra parte, se pretende realizar una recopilación de las ortodoxiasexistentes
para el diseño de cajas acústicas, analizando los métodos propuestos por cada autor y, del estudio de los
mismos, proponer nuevos métodos mejorados que satisfagan determinadas necesidades.
Antes de profundizar en el estudio de los sistemas de radiación directa, o cajas acústicas, en la banda de
baja frecuencia, conviene introducir los sistemas existentes. Se pueden distinguir cuatro tipos,dentro de
los cuales existen variantes. El sistema más sencillo es la Caja Cerrada, consistente en un recinto hermético al que se le ha adosado un altavoz. A continuación, se tiene la Caja Abierta o Bass Reflex, en la que
se ha practicado un orificio a modo de resonador que es sintonizado convenientemente para extender la
respuesta en baja frecuencia. La Caja de Radiador Pasivo es análogo alsistema anterior, sólo que se ha
sustituido el tubo resonador por un altavoz sin motor que se mueve como consecuencia de las variaciones
de presión originadas en el interior de la caja. Dentro de este sistema existe una variante mejorada que
pone en juego distintas cavidades y radiadores pasivos convenientemente acoplados entre sí, de modo que
se consigue una extensión importante en bajafrecuencia. Finalmente, se tiene la Caja de Carga Simétrica
o paso banda, en la que un resonador de Helmholtz filtra acústicamente la radiación de salida para conseguir una respuesta de tipo filtro paso banda, perfectamente definida.

Caja Cerrada

Caja Abierta

Caja Radiador Pasivo

Caja Carga Simétrica

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Desarrollo
Dentro del procedimiento seguido en este trabajo, i.e., Estudio,Diseño, Simulación, Prototipo, Medida y
Ajuste final, la fase del diseño entraña gran dificultad. Así es, de la dualidad caja acústica-filtro paso alto
desarrollada por Thiele y Small, se realiza un estudio de la función de transferencia G(s) para cada sistema por lo que se obtienen las variables que influyen en el mismo. De la combinación de estas variables se
obtienen los Parámetros del sistema.El diseño convencional seguía una elección de los parámetros según
unos ajustes (alignments) que definen el comportamiento del filtro. Sin embargo, el diseño propuesto por
el autor reduce los parámetros asociando los existentes para condiciones reales de funcionamiento. La
reducción de parámetros tiene siempre un límite para cada sistema: los grados de libertad de diseño. Así,
por ejemplo,para la caja abierta, en la que existe un grado de libertad, se reducen los parámetros a uno.
Del mismo modo, se tiene la tabla siguiente:
Tipo de sistema

Grados de libertad
en el diseño
Caja Cerrada
0
Caja Abierta
1
Radiador pasivo
2
Carga simétrica
1

Parámetros convencionales

Parámetros reducidos

2
4
4
2

No
1
2
1

Si la reducción de parámetros en cualquier...