Впервые я познакомился с работами Д. Карлсона еще в начале 80-х, когда занимался радиосвязью. А акустические оформление в виде системы bass-hybrid-enclosure увидел уже в конце 80-х. Звучание их, мне тогда не понравилось (АС- легкий корпус из 10 мм. фанеры, и непонятного происхождения динамические головки, наверное больше «играла» фанера чем АС), но идея запала в голову.
В те времена меня больше интересовали рупора и лабиринты. И до появления Интернета информации по Карлсонам у меня практически и не было.

Вот вкратце обобщил информацию из Интернета, да бы попытаться объяснить идею Джона Карлсона.

(часть 1-я из 4-х)

K-Coupler - акустический преобразователь сопряжения.

Громкоговоритель - электромеханический преобразователь, преобразует электрический сигал в акустический. В простейшем случае мембрана излучает звук непосредственно в воздух. Другой вариант заключается в излучении мембраны в воздух через K-Coupler описанный здесь. В поисках оптимального акустического преобразователя Джон Карлсон нашел новый способ. В трех патентах (1951, 1954 и 196 он представил это решение. Следует отметить, ряд преимуществ акустического слота, высокая производительность, высокая пропускная способность и широкая горизонтальная дисперсия. Эта конструкция состоит из трубки с экспоненциальным разрезом вдоль длины.


Основная идея заключается в следующем: когда мембрана излучает звук в трубу бесконечной длины, присутствует постоянное сопротивление в виде p*c (р-плотность среды, с-скорость звука в среде), не зависящее от частоты сигнала.

Труба же, у которой один конец открыт, а другой — закрыт, имеет основную частоту, при которой на длине трубы укладывается четверть длины волны. Таким образом, для трубы, открытой с одного конца, f = v/4L (где L — длина трубы. Для трубы, открытой с одного конца, обертоны будут больше основной частоты в 3, 5, 7 и т.д. раз.

Для создания большего количества резонансов, труба должна иметь много отверстий или продольный разрез. Карлсон взял эту идею, делая бесконечно много отверстий в размере увеличения разреза в длине трубы, что как следствие дает бесконечное множество резонансных частот. Разрез может расширяться по математической функций. Карлсон нашел экспоненциальную кривую, чтобы быть лучшим.
В K-Coupler почти вся звуковая энергия излучается до окончания трубы и обратные отражения минимальны. Это приводит к чрезвычайно плоскому излучению по АЧХ.

В экспоненциальном рупоре происходит плавный переход от высокого сопротивления излучения на входе и низким сопротивлением излучения на устье. Когда окружность устья становится меньше, чем длина волны, отражения в устье вызывают нежелательные пики и провалы амплитудно-частотной характеристики в районе нижней граничной частоты, как и у трубы конечной длины. Это важное различие между рупором и K-Coupler.

Акустический импеданс в трубе (вверху), экспоненциальном рупоре (в центре) и K-Coupler (внизу). ZA1 = входное сопротивление, ZA2 = выходное сопротивление, RA1 = реальная часть ZA1, XA1 = Мнимая часть ZA1.

Частотные характеристики K-Coupler определяются математической функции разреза, и длиной трубы.
Нижняя частота излучения определяется как отношение С/(f *4) K-Coupler, опустившись на 12дБ/ниже октавы. Верхняя частота не может быть определена теоретически, ни практически. СЧ / ВЧ реализации K-муфты, дает плоское излучение до 20 кГц при использовании TAD 2001 http://www.proaudiodesign.com/TAD-TD-2001.html .

Потому что радиационная стойкость выше, нижняя частота совпадает с радиационной стойкостью трубы или экспоненциального рупора на высоких частотах, коэффициент КПД составляет около 50%. Тем не менее, экспоненциальный рупор может достигать этой величины в небольшой диапазоне. K-муфты, имеют высокую эффективность по широкому диапазону частот. При тестировании К-муфты измерения показали, отсутствие гармонических или интермодуляционных искажений.

При моделировании К-муфты, звук прогнозируется по-другому, чем с обычными системами. Излучение звука через разрез определяется отражениями на внутренней стороне трубы. Это приводит к горизонтальному излучению звука и определяется формой поперечного сечения.

Несколько сайтов для ознакомления.
http://www.gainclone.com/Karlson/
http://www.audioasylum.com/cgi/vt.mpl?f=hug&m=162797
http://home.planet.nl/~ulfman/

А вот мои, свеженькие K-Coupler. Начинаю тестировать.