Za co kochamy linie transmisyjne I

Za co kochamy linie transmisyjne.

Wstęp.

Zamiar napisania tego tekstu powstał około października 2018 i wtedy powstał ten tytuł. Na wypełnienie treścią trzeba było poczekać kilka lat. Tekst ten jest w pewnej części kronikarsko sentymentalny. W dawnych czasach (mam tu na myśli lata 60-te) do słuchania muzyki służyły zwykle radioodbiorniki na ogół wyposażone w jeden szerokopasmowy głośnik, z którego dźwięk był łagodnie mówiąc pozbawiony niskich tonów. Oczywiście jest to jakieś „uśrednione” wrażenie bowiem nawet w erze odbiorników lampowych monofonicznych były takie gdzie basów było wystarczająco dużo. Wraz ze społecznym zapotrzebowaniem na mniejsze gabarytowo odbiorniki tendencja do słabych niskich tonów stawała się dominująca. Ta uwaga dotyczy także innych lampowych sprzętów grających takich jak gramofony czy magnetofony szpulowe. Trochę podobnych rozważań przedstawiono już wcześniej przy okazji wspomnienia o Chopinie (link) Tak czy inaczej w latach 70 o jakości „sprzętu” często decydowało brzmienie niskich tonów, co zresztą do dziś odgrywa niebagatelną rolę przy konstrukcji kolumn głośnikowych. Mnie udało się w gdzieś w środku lat 70 poodwiedzać trochę audiofilskich sklepów w Londynie. Relatywnie dobrze to pamiętam. W tamtych czasach sprzętem audio handlowały dwa duże sklepy „sieciowe” Lasky’s i Comet, których sprzedawcy bili się ze sobą w dziedzinie niekompetencji, z czego często dworowały branżowe czasopisma. Co do firm nazywanych umownie audiofilskimi, to funkcjonowaly one na zasadzie wcześniejszego umówienia z potencjalnym klientem. Miało to dwa uzasadnienia. Po pierwsze małe pomieszczenie „odsłuchowe” gdzie raczej trudno byłoby przyjmować większe grupkę gości. Po drugie (co wiąże się z pierwszym ) trzeba było zdeklarować co będzie się chciało wybierać i do jakiego sprzętu będzie się chciało ten wybór odnosić. O co chodzi ? Sprzedawca zestawiał na nasze żądanie „sprzęt marzeń”, do których odnosiło się elementy zestawu, których zakup wchodzi w grę. Rzecz jasna ten pierwszy zestaw stanowiący odniesienie (czyli angielskie „reference”) był zwykle nieprzyzwoicie kosztowny. Ten źródłosłów zadomowił się wśród wielbicieli żargonu, którzy wprowadzili do naszego języka termin „referencyjny”. Jako wiecznie głodny basów przybysz zza żelaznej kurtyny poprosiłem o takie kolumny i wtedy posłuchałem po raz pierwszy linii transmisyjnych IMF TLS 80, będących klasyką gatunku. Pamiętam wrażenie do dziś. Nie bardzo wtedy wiedziałem na jakiej zasadzie to działa, ale podobało mi się bardzo. Oczywiście posłuchaliśmy jeszcze trochę innych „sprzętów”, ale pozostawimy to jako temat na inne okazje.

Wspomniane kolumny wyglądały mniej więcej tak:

źródło www.usaudiomart.com

Poza dziwnym wyglądem i pokaźnymi rozmiarami moje zdumienie wzbudził głośnik niskotonowy KEF B139. W dalszej części być może jeszcze do niego wrócimy.

Chcemy tego czy nie to 80 TLS stały się symbolem linii transmisyjnej prawie w takim stopniu jak niegdyś elektrolux symbolem odkurzacza. Najłatwiej to sprawdzić zaglądając tutaj:

https://en.wikipedia.org/wiki/Transmission_line_loudspeaker

link zewnętrzny

Podstawy teoretyczne

Przedmiotowa obudowa „transmission line” nosi gwarową nazwę linia transmisyjna lub po prostu linia, choć ma oficjalną polską nazwę OBUDOWA LABIRYNTOWA (co wszakże nie do końca jest zgodne z zasadą działania) Obudowa taka bowiem, to nic innego jak rura, na której końcu umieszczono głośnik. Zgodnie z zasadami znanymi z budowy np. instrumentów dętych w takiej rurze powstanie fala stojąca o długości równej połowie długości emitowanej fali dźwiękowej. (stąd czasem pojawiająca się nazwa linia półfalowa) Oznacza to, że to, co zagra głośnik, w rurze odwróci się w fazie o 180 stopni i zostanie wyemitowane przez jej otwarty koniec. Ponieważ wiemy, że dźwięk w powietrzu rozchodzi się z prędkością ok. 344m/s to łatwo policzyć że dla częstości 100 Hz długość fali wyniesie 3,44 m a długość rury naszej (półfalowej) linii wyniesie 1,72 m. No, ale dla prawdziwego audiofila „złotym runem” jest wartość 20 Hz czyli rura pięciokrotnie dłuższa. To już oznacza dość niebezpieczne osiąganie absurdu o długości rury prawie 10m...

Nie pomoże nawet przyjęcie trudnego kompromisu 30 Hz zamiast 20 Hz, bo to nadal bez mała 6 metrów rury. Zbliżając się więc do rzeczywistości, robimy kolejne założenie, że nasza linia będzie ĆWIERĆFALOWA zamiast PÓŁFALOWEJ. W praktyce oznacza to, że kosztem utraty jakości dla ostatnio rozpatrywanej częstości nasza rura skurczy się o połowę, a to już niecałe 3m czyli wielkość dość realna.

Oznacza to że de facto linia będzie odpowiadała częstości 60 Hz natomiast przy niższych częstotliwościach będzie de facto „głęboką obudową otwartą” (Witort) I tu zbliżamy się do sedna: Założona dolna częstość powinna być równa lub nieco mniejsza od częstości rezonansowej wykorzystanego głośnika. Oczywiście postawienie w pomieszczeniu mieszkalnym bezkompromisowego audiofila rury o długości 2,9 m jest jak najbardziej prawdopodobne, zwłaszcza jeśli mieszka w budynku w którym developerzy jeszcze nie optymalizowali kosztów, ale.... rozsądniej byłoby tę rurę poskładać, tak jak poskładana jest rura fagotu (instrumentu o czynnej długości 2,4 m). Dzięki temu zabiegowi grający na nim muzyk może śmiało wsiąść do tramwaju z instrumentem ledwie 1,5 metrowym... Dzięki temu zabiegowi „połamana” rura zaczyna przypominać labirynt, którym podróżuje dźwięk.

Taka obudowa zyskuje nową nazwę i przy okazji staje się ustawna. A jak pisze klasyk „Dobrze wykonany labirynt o długości półfalowej może tworzyć obudowę o mniejszej objętości, niż obudowa z otworem o identycznej częstotliwości rezonansowej” (Witort). To prawda, ale.... przemilczeliśmy jeden szczegół. Upraszczając - jeśli otwarty koniec rury ma skutecznie promieniować, to powinien pewno mieć jakąś określoną powierzchnię i nie powinna ona być absurdalnie mała, podobnie jak w obudowie z otworem otwór nie powinien mieć średnicy szyjki od butelki. Temu zagadnieniu przyjrzymy się później (powiem kiedy :) ).

IMF 80 TLS to właśnie taka połamana rura, której wylot znajduje się na ścianie czołowej kolumny.