1편에서 이어집니다.



5. 유닛 특성 측정

인클로우저가 완성되면 유닛을 장착하고 네트워크가 없는 유닛만의 특성을 측정해야 합니다. 주 데이터는 음압과 임피던스입니다.

측정은 Gated Method, Near Field Method를 복합적으로 사용하며, 많은 에버리징을 거치게 됩니다. 이 기본 데이터가 정확해야만 추후 설계된 시스템의 결과의 신뢰성이 높아지게 됩니다.



우퍼의 음압특성입니다. (임피던스 특성은 표시 생략)

1KHz까지 매우 플랫한 특성임을 알 수 있습니다. 콘지의 강성이 상당한지라 3.5KHz 부근에 제법 피크가 있음도 알 수 있습니다.

위상(Phase)는 음압특성에 의해 계산되어진 데이터입니다. (스피커와 같은 Minimum phase system은 위상을 이와 같이 매그니튜드에서 계산해 낼 수 있습니다.)








미드레인지의 음압특성입니다. (임피던스 특성은 표시 생략)

전반적으로 무난한 수준의 특성입니다. 1~2KHz 대역의 약간의 부풀어짐은 숏 혼의 영향이며 측면에서는 빠르게 감소하기에 최종 설계에도 약간은 남겨둘 생각입니다.

6KHz의 피크는 좀 신경쓰이지만 네트워크로 커트가 될 듯 합니다.








트위터의 음압특성입니다. (임피던스 특성은 표시 생략)

역시 무난한 수준입니다. 회절 해석에서 문제시 되었던 3KHz 부근의 Dip이 존재함이 확인됩니다. 그리고 10KHz 이상에서의 음압 감소가 신경쓰이지만 네트워크로 보정이 가능합니다.








6. 음향 센터 계산

음압과 임피던스의 크기와 위상까지 잘 구했으면 다음은 각 유닛의 음향센터를 정확히 재는 것이 필요합니다. (유닛간의 상대적인 거리가 중요합니다.)



방법은 간단합니다. 네트워크 없는 유닛들을 서로 정상, 역상으로 병렬 연결한 후 측정을 합니다. 그리고 위에서 장확히 측정한 각 유닛의 데이터를 이용해서 서로 거리를 주어가면서 시뮬레이션하여 측정치와 어느 값에서 같아지는지를 확인하면 됩니다.



아래의 그림은 트위터와 미드레인지를 역상으로 병렬연결하고 그 상황을 시뮬레이션으로 분석하면서 거리 데이터를 입력하여 두 그래프를 일치시킨 모습니다.

(정상으로 연결하고도 확인이 됩니다. 그림은 생략)



분석 결과, 미드레인지는 트위터에 비해 14mm 뒤에 음향센터가 위치하며 우퍼는 46mm 뒤에 위치함을 알았습니다. 이는 매우 중요한 네트워크 시뮬레이션 입력 데이터가 됩니다.








7. 네트워크 설계

자, 이제 모든 데이터와 음향센터 데이터까지 입력하였으면 네트워크의 설계가 가능합니다.

이 과정이 짧으면 반나절 길면 몇 주가 걸릴 수 있지요.

결과를 보겠습니다.



우퍼의 네트워크 적용 결과입니다.(네트워크 미적용과 같이 그렸습니다.)

초록색 선이 결과입니다. 3.6KHz 대역의 피크는 잘 눌러졌음이 확인됩니다.








미드레인지의 네트워크 적용 결과입니다.(네트워크 미적용과 같이 그렸습니다.)

역시 6KHz 대역의 피크는 잘 억제 되었음을 알 수 있습니다.








트위터의 네트워크 적용 결과입니다.(네트워크 미적용과 같이 그렸습니다.)

붉은 선입니다. 원래는 부족했던 10KHz 이상의 음압이 보강되었음을 알 수 있습니다. 이와 같이 네트워크는 단순 주파수만을 잘라주는 것이 아니라 그 유닛의 부족함도 채울 수 있어야 합니다.








모든 유닛을 합친 그래프입니다.

위상까지 나타내어 좀 복잡하지만 크로스 주파수에서 위상도 잘 맞고 있음을 알 수 있습니다.

전술한 바와 같이 1.5KHz 부근의 혼으로 인한 완만한 피크는 약간 남겨두었습니다. 완전히 없애니 중역이 좀 빠져들리더군요.








미드레인지 위상을 거꾸로 하여 합친 그래프입니다.

네트워크의 위상이 잘 설계되었다면 이와 같이 미드레인지의 위상을 180도 바꾸었을 시 크로스지점에서 깊은 dip이 생겨야 합니다.








전체 네트워크 선도입니다.

그림의 코일들은 저항 성분을 모두 포함하여 시뮬레이션이 수행되었습니다.

"어! 4차 네트웍이라며 회로는 2~3차네?" 하실 분 계실 듯 합니다.

4차는 회로가 아니라 유닛의 음항학적인 기울기입니다. 그것이 구현되는 회로는 1~4차 중 결정되는 것이고요.

사실, 4차 필터라고 실제 4차 회로는 쓰는 경우는 극히 드뭅니다.^^








전체 임피던스 선도입니다.

최소 4.5옴의 저항값을 가지며 위상도 대부분의 대역에서 +-45도 이내에 존재하여 구동하기 어렵지 않은 부하임을 알 수 있습니다. (최악의 경우는 위상도 크고 임피던스도 낮은 경우이며 본 기기는 없습니다.) 위상이 제일 큰 50Hz 부근의 임피던스가 10옴이 넘기에 어렵지 않습니다.








네트워크 부품 배치도입니다.

부품은 되도록이면 선정한 제품을 꼭 쓰시기 바랍니다.

저역을 보강하겠다고 2.0mH 코일을 더 굵은 것을 쓰면 저역의 탄력과 여유로움이 사라집니다. 콘덴서도 소리 딱딱하거나 에코가 발생하는 콘덴서들은 피하시고, Auricap, Auricap xo, Solen의 White cap(가칭) 등을 사용하시기 바랍니다.

특히, Auricap xo 는 아주 물건입니다. 호블랜드의 뮤지캡을 능가하는 듯 합니다. 미드는 초고역을 재생치 않으므로 Auricap 정도면 충분하고도 남습니다.

배선재는 카다스 Litz 선재를 사용하였고 모든 부품은 하드와이어링 하였습니다.








8. 마치며

이 기기가 양산될지는 알 수 없습니다.

1~2군데 좀 더 미세 튜닝을 할 곳이 있지만 그다지 중요치는 않습니다.



감사합니다.

카시오페아음향

허만선