Mise au point d'une enceinte close équipée d'un filtre de Briggs
L'enceinte close est reconnue pour sa réponse impulsionnelle parfaite et une atténuation douce dans le grave (12 dB/octave}. Cependant, elle souffre souvent d'une surtension à la fréquence de résonance (Qtc élevé), surtout avec des haut-parleurs ayant un Qts d'origine important.
Le filtre de Briggs (ou cloison apériodique interne) agit comme un frein acoustique. Contrairement à une enceinte close classique "vide", cette structure divise le volume pour transformer l'enceinte en un système à amortissement contrôlé, lissant la courbe d'impédance et améliorant la clarté du bas-médium.
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Dès l'instant ou vous connaitrez les paramètres T & S de vos haut-parleurs, il suffira d'appliquer les mêmes formules et les mêmes conseils pour obtenir un résultat satisfaisant. Mais auparavant consultez le tableau dans la rubrique "Choix type enceinte" qui vous permettra de vérifier le type de charge à privilégier au regard du Qtc de vos HP.
A l'aide du logiciel LIMP de la suite ARTA j'ai pu déterminer l'ensemble des paramètres Thiele and Small de ce HP, dont les caractéristiques électro-mécaniques sont celles du tableau de droite.
Le filtre consiste en une cloison horizontale placée à l'intérieur du coffret, séparant le volume en deux cavités selon un ratio précis (généralement 2/3 pour la chambre supérieure du haut-parleur et 1/3 pour la chambre inférieure).
Caractéristiques de la cloison :
- Perforations : La cloison est percée de fentes ou de trous circulaires calculés pour offrir une résistance acoustique.
- Résistance acoustique : On recouvre souvent ces fentes d'un matériau type feutre ou tissu dense pour créer une perte de charge (freinage de l'air).
- Effet : Cela réduit la pointe d'impédance à la résonance (Zmax), ce qui permet au haut-parleur de se comporter comme s'il était dans un volume plus grand, tout en étant mieux tenu mécaniquement.
Calcul du Volume:
Pour un haut-parleur avec un Qts de 0,79, le volume de l'enceinte close (Vb) ne doit pas être trop petit sous peine de créer une bosse auditive désagréable.
Nous utilisons une formule dérivée des travaux de Thiele et H. Small : Vb = Vas / α
Avec:
- Vb : volume interne de l’enceinte
- α : rapport de rigidité entre la suspension du HP et celle de l’air de la boîte (Vas / Vb)
- Vas : volume d’air équivalent à la compliance du HP
Nous appliquons un coefficient α de 0,9, qui peut paraitre élevé pour les raisons suivantes:
- Dans une enceinte apériodique, le filtre introduit une perte supplémentaire qui réduit le Q réel du système, Qeffectif < Qtc.
- On conçoit donc volontairement l'enceinte avec un Qtc plus élevé et le filtre va ramener le Q réel vers une valeur optimale.
- L’amortissement du filtre de Briggs va ramener le système vers 0,6 - 0, 75 ce qui correspond à l’alignement Butterworth (réponse en fréquence sans bosse ni creux) conduisant à une réponse dans le grave très naturelle.
Nous appliquons cette seconde formule: α = (Qtc / Qts )² - 1 = (0,9 / 0,79 )² - 1 = ~0,3
avec:
- Qts = facteur de qualité du haut-parleur seul
- Qtc = facteur de qualité du système HP + enceinte
En reprenant : Vb = Vas / α = 9,02 / 0,3 = ~30 Litres
Note : L'ajout du filtre de Briggs permet souvent de descendre à un volume de 22 à 25 Litres tout en conservant la qualité d'un volume de 30 Litres grâce à l'amortissement des fentes.
Construction de l'enceinte :
Si l'on suit les proportions de Sepmeyer (Ratio 1.00 : 1.28 : 1.54) pour minimiser les ondes stationnaires :
- Volume interne net : 22 Litres (Vol. sup. 14,5 Litres - Vol. inf. 7,5 Litres)
- Dimensions internes (approximatives) : Hauteur 43,5 cm - Larg. 22,5 cm - Prof. 22,5 cm
- Position de la cloison Briggs : À 29 cm du haut (Ratio 2/3).
- Surface de perçage : Environ 10 - 15% de la surface de la cloison.
Réflexions :
- Avec 22 Litres, la fréquence de résonance système sera située autour de 75 - 80Hz, mais sans la "bosse" habituelle des enceintes closes à fort Qts.
La "Règle d'Or" de Briggs pour la Surface de Fuite
- Briggs recommandait de ne pas calculer la surface de fuite uniquement pour l'accord, mais surtout pour l'amortissement.
- Sa règle empirique de départ est :
- La surface de fuite totale (Sf) doit être comprise entre 1/4 et 1/2 de la surface émissive du haut-parleur (Sd).>> 0,25.Sd < Sfuite < 0,5.Sd
- Si Fb est basse (gros volume) : on tend vers 0,25.Sd
- Si Fb est haute (petit volume) : on tend vers 0,5.Sd
- La dimension du HP, Sd= 95cm² entraine une surface de fentes d'environ 50 cm² (10 fentes de 5mm larg. x 100 mm long.)
- On agrafe sur les fentes (côté V1) une couche de feutre de laine (ép. 2- 3 mm) ou de tissu de jute serré.
Garnissage:
- Volume V1 (Haut) : Garnissage assez épais (3cm) sur les parois (laine de roche ou mousse alvéolaire) pour absorber l'onde arrière du haut-parleur dans le médium. L'espace central doit rester libre pour laisser l'air "pousser" vers le filtre.
- Volume V2 (Bas) : Garnissage léger ou nul. Ce volume sert de chambre de décompression. Trop d'amortissant annulerait l'effet de "ressort assoupli" recherché.