Ground-Plane Constant Beamwidth Transducer (CBT - Audio Artistry

41 Pages·2012·6.85 MB·English

by  Don Keele

GGGGrrrroooouuuunnnndddd--PPPPllllaaaannnneeee CCCCoooonnnnssssttttaaaannnntttt BBBBeeeeaaaammmmwwwwiiiiddddtttthhhh
TTrraannssdduucceerr ((CCBBTT)) LLoouuddssppeeaakkeerr
CCCCiiiirrccuullllaarr--AAAArrcc LLLLiiiinnee AAAArrrraayyss
DD.. BB.. ((DDoonn)) KKeeeellee,, JJrr.. DDoouuggllaass JJ.. BBuuttttoonn
PPrriinncciippllee CCoonnssuullttaanntt JJBBLL PPrrooffeessssiioonnaall
DDDDBBBBKKKK AAAAssssssssoooocccciiiiaaaatttteeeessss aaaannnndddd LLLLaaaabbbbssss
NNoorrtthhrriiddggee,, CCaalliiffoorrnniiaa,, UUSSAA
BBlloooommiinnggttoonn,, IINN,, UUSSAA
DDBBuuttttoonn@@HHaarrmmaann..ccoomm
wwwwww..DDBBKKeeeellee..ccoomm
((AAEESS PPaappeerr PPrreesseenntteedd OOcctt.. 22000055))
OOOOvvvveeeerrrrvvvviiiieeeewwww
IInnttrroodduuccttiioonn
(cid:132)(cid:132)
AA BBrriieeff CCBBTT HHiissttoorryy aanndd OOvveerrvviieeww
(cid:132)(cid:132)
SSSStttteeeeppppssss ttttoooo CCCCrrrreeeeaaaatttteeee aaaa GGGGrrrroooouuuunnnndddd--PPPPllllaaaannnneeee AAAArrrrrrrraaaayyyy ffffrrrroooommmm aaaa
(cid:132)(cid:132)(cid:132)(cid:132)
FFrreeee--SSttaannddiinngg AArrrraayy
SSoouunndd--FFiieelldd SSiimmuullaattiioonnss
(cid:132)(cid:132)
MMMMeeeeaaaassssuuuurrrreeeemmmmeeeennnnttttssss:::: FFFFrrrreeeeqqqquuuueeeennnnccccyyyy RRRReeeessssppppoooonnnnsssseeee OOOOvvvveeeerrrr tttthhhheeee
(cid:132)(cid:132)(cid:132)(cid:132)
GGrroouunndd PPllaannee
CCoonncclluussiioonnss:: AAddvvaannttaaggeess ooff CCBBTT GGrroouunndd--PPllaannee
(cid:132)(cid:132)
AAAArrrrrrrraaaayyyy
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
OOvveerrvviieeww ooff CCoonnssttaanntt BBeeaammwwiiddtthh
TTTTrraannssdddduucceerr TTTThhhheeoorryy
FFiirrsstt ffoorrmmuullaatteedd iinn JJAASSAA ppaappeerrss ppuubblliisshheedd iinn 11997788 aanndd 11998833
(cid:132)(cid:132)
ddddeeeessssccccrrrriiiibbbbiiiinnnngggg uuuunnnnddddeeeerrrrwwwwaaaatttteeeerrrr ttttrrrraaaannnnssssdddduuuucccceeeerrrrssss bbbbaaaasssseeeedddd oooonnnn sssshhhhaaaaddddeeeedddd
sspphheerriiccaall ccaappss ((UU..SS.. NNaavvaall RReesseeaarrcchh LLaabbss))
PP.. HH.. RRooggeerrss,, aanndd AA.. LL.. VVaann BBuurreenn,, ““NNeeww AApppprrooaacchh ttoo aa CCoonnssttaanntt
(cid:132)(cid:132)
BBeeaammwwiiddtthh TTrraannssdduucceerr,,”” JJ.. AAccoouuss.. SSoocc.. AAmm..,, vvooll.. 6644,, nnoo.. 11,, pppp.. 3388--4433 ((11997788
JJuullyy))..
AA.. LL.. VVaann BBuurreenn,, LL.. DD.. LLuukkeerr,, MM.. DD.. JJeevvnnaaggeerr,, aanndd AA.. CC.. TTiimmss,, ““EExxppeerriimmeennttaall
(cid:132)(cid:132)
CCoonnssttaanntt BBeeaammwwiiddtthh TTrraannssdduucceerr,,”” JJ.. AAccoouuss.. SSoocc.. AAmm..,, vvooll.. 7733,, nnoo.. 66,, pppp..
22220000--22220099 ((11998833 JJuunnee))..
AAAApppppppplllliiiieeeedddd ttttoooo lllloooouuuuddddssssppppeeeeaaaakkkkeeeerrrr aaaarrrrrrrraaaayyyyssss iiiinnnn ffffoooouuuurrrr AAAAEEEESSSS ppppaaaappppeeeerrrrssss bbbbyyyy KKKKeeeeeeeelllleeee
(cid:132)(cid:132)
iinn 22000000,, 22000022,, aanndd 22000033
[[11]] ““TThhee AApppplliiccaattiioonn ooff BBrrooaaddbbaanndd CCoonnssttaanntt BBeeaammwwiiddtthh TTrraannssdduucceerr ((CCBBTT))
(cid:132)(cid:132)
TThheeoorryy ttoo LLoouuddssppeeaakkeerr AArrrraayyss,,”” pprreesseenntteedd aatt tthhee 110099tthh ccoonnvveennttiioonn ooff tthhee
AAuuddiioo EEnnggiinneeeerriinngg SSoocciieettyy,, PPrreepprriinntt 55221166 ((SSeepptt.. 22000000))..
[[22]] ““IImmpplleemmeennttaattiioonn ooff SSttrraaiigghhtt--LLiinnee aanndd FFllaatt--PPaanneell CCoonnssttaanntt BBeeaammwwiiddtthh
(cid:132)(cid:132)
TTrraannssdduucceerr ((CCBBTT)) LLoouuddssppeeaakkeerr AArrrraayyss UUssiinngg SSiiggnnaall DDeellaayyss,,”” 111133tthh CCoonnvveennttiioonn ooff
tthhee AAuuddiioo EEnnggiinneeeerriinngg SSoocciieettyy,, PPrreepprriinntt 55665533 ((OOcctt.. 22000022))..
[[33]] ““TThhee FFuullll--SSpphheerree SSoouunndd FFiieelldd ooff CCoonnssttaanntt BBeeaammwwiiddtthh TTrraannssdduucceerr ((CCBBTT))
(cid:132)(cid:132)
LLoouuddssppeeaakkeerr LLiinnee AArrrraayyss,,”” JJ.. AAuudd.. EEnngg.. SSoocc..,, vvooll.. 5511,, nnoo.. 77//88..,, pppp.. 661111--662244
((((JJJJuuuullllyyyy////AAAAuuuugggguuuusssstttt 2222000000003333))))..
[[44]] ““PPrraaccttiiccaall IImmpplleemmeennttaattiioonn ooff CCoonnssttaanntt BBeeaammwwiiddtthh TTrraannssdduucceerr ((CCBBTT))
(cid:132)(cid:132)
LLoouuddssppeeaakkeerr CCiirrccuullaarr--AArrcc LLiinnee AArrrraayyss,,”” pprreesseenntteedd aatt tthhee 111155tthh CCoonnvveennttiioonn ooff
tthhee AAuuddiioo EEnnggiinneeeerriinngg SSoocciieettyy,, NNeeww YYoorrkk ((OOcctt.. 22000033))..
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
RRooggeerrss && VVaann BBuurreenn 11997788
((LLoottss ooff hheeaavvyy--dduuttyy mmaatthh!!))
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
HHHHiiiigggghhhhlllliiiigggghhhhtttteeeedddd TTTTeeeexxxxtttt
““WWiitthh ssuucchh aa ‘‘ccoonnssttaanntt bbeeaammwwiiddtthh
(cid:132)(cid:132)
ttttrraannssdddduucceerr’’’’ ((((CCCCBBBBTTTT)))) tttthhhhee ssppeeccttttrraallll
ccoonntteenntt ooff tthhee aaccoouussttiicc ssiiggnnaall wwoouulldd
bbbbee iiiinnddddeeppeennddddeenntttt ooffff bbbbeeaarriiiinngg..””””
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
SSpphheerriiccaall--CCaapp CCBBTT TTrraannssdduucceerrss
OOvveerrvviieeww
110000°° CCiircullar SSphheriicall CCap
Oblique View Side View
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
SSpphheerriiccaall--CCaapp CCBBTT TTrraannssdduucceerrss
OOvveerrvviieeww CCoonntt..::
LLeeggeennddrree SShhaaddiinngg ooff SSuurrffaaccee PPrreessssuurree
No Shading With Shading
⎧1 for θ≤θ ⎧P (cosθ) for θ≤θ
p(θ) = ⎨ 0 p(θ) = ⎨ v 0
0 for θ>θ 0 for θ>θ
⎩ ⎩
0 0
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
SSpphheerriiccaall--CCaapp CCBBTT TTrraannssdduucceerrss
OOOOvveerrvviiiieeww CCCCoonntt..:: OOOObbbbsseerrvvaattiiiioonnss
PPrroovviiddeess eexxttrreemmeellyy uunniiffoorrmm ppoollaarrss aabboovvee aa cceerrttaaiinn
(cid:132)(cid:132)
ffrreeqquueennccyy wwhhiicchh aarree iinnddeeppeennddeenntt ooff ddiissttaannccee
BBeeaammwwiiddtthh == 00..6644 xx CCaapp AAnnggllee
(cid:132)(cid:132)
SSSSuurrffffaaccee pprreessssuurree ddddiiiissttttrriiiibbbbuuttttiiiioonn,, nneeaarrffffiiiieelllldddd pprreessssuurree ppaatttttttteerrnn,,
(cid:132)(cid:132)
aanndd ffaarrffiieelldd pprreessssuurree ppaatttteerrnn aarree aallll eesssseennttiiaallllyy tthhee ssaammee!!
NNoo nneeaarrffiieelldd!!
DDoonn’’tt nneeeedd tthhee rreesstt ooff tthhee sspphheerree!!
(cid:132)(cid:132)
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
-12 dB
AAAApppppppplllliiiieeeedddd ttttoooo CCCCiiiirrrrccccuuuullllaaaarrrr--AAAArrrrcccc
-9 dB
LLiinnee AArrrraayyss
-6 dB
CBT Curved Line Source
-3 dB
(Circular Wedge)
Truncated and Stepped Legendre Shading
(Power Loss = 2.3 dB)
00 ddBB
-3 dB
-6 dB
-9 dB
-12 dB
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss
FFFFiiiirrrrsssstttt CCCCBBBBTTTT
LLiinnee--
AAAArrrraayy
PPrroottoottyyyyppppee
ooff 22000033
1 m (40”)
((PPaassssiivvee SShhaaddiinngg))
•• 1188 EEaa 5577mmmm ((22..2255””))
ddddrrrriiiivvvveeeerrrrssss
•• 5500 EEaa 1199mmmm ((00..7755””))
ddrriivveerrss..
KKeeeellee,, OOcctt.. 77,, 22000055 GGrroouunndd--PPllaannee CCBBTT LLiinnee AArrrraayyss