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Beam Steering (Parte II)

En la Parte I de este post se explicaron las generalidades de la técnica Beam Steering y las dificultades que surgen al aplicarla en acústica. En este post se analizan aplicaciones posibles junto con sus limitaciones.

En la imagen inferior se puede ver un diagrama directivo de un parlante de 3.5 pulgadas.

polar 1 parlante

Si tiene dificultad para entender el gráfico puede consultar el siguiente post: Interpretación de Gráficos

Se observa un comportamiento omnidireccional hasta aproximadamente 600Hz. Luego, desde 600Hz hasta casi 1.5kHz hay un patrón similar a una figura de 8 y, de ahí en adelante, la directividad se hace más estrecha. Se observan 120° de apertura en 2kHz y 30° en 20kHz aproximadamente.

En el siguiente gráfico se muestra el diagrama directivo vertical de 8 parlantes de 3.5 pulgadas dispuestos en línea. El largo total del arreglo es de 623mm y la distancia entre parlantes es de 89mm.

polar8parlantes

Cantidad de parlantes: 8 – Largo total del arreglo: 623mm – Separación entre parlantes: 89mm

Como era de esperarse, el arreglo lineal es mucho más directivo que uno solo de sus componentes. El largo del arreglo coincide con la longitud de onda de 550Hz y es aproximadamente en esta frecuencia donde el control directivo comienza a ser preciso. Por otro lado, la distancia entre componentes coincide con la longitud de onda de 3853Hz y es a partir de esta frecuencia que se comienzan a notar lóbulos secundarios en el patrón directivo.

Un arreglo lineal de estas características satisface las condiciones para Beam Steering exitosamente en un rango amplio de frecuencias. Siempre que se posean 8 procesadores y 8 amplificadores para controlar cada componente de forma individual. A nivel práctico, manteniendo la columna recta y perpendicular al piso, sería posible realizar una angulación “virtual” y simular que está inclinada.

En este punto es BeamSteeringimportante recordar que inclinar físicamente un arreglo es similar pero no idéntico a inclinarlo virtualmente. La diferencia se observa en los lóbulos traseros de radiación. Para cierta región del espectro (bajas frecuencias) hay lóbulos traseros (debajo de 1kHz en el ejemplo anterior), es decir, se irradia hacia atrás y hacia adelante. Al inclinar un arreglo, la radiación trasera se inclina en ángulo opuesto a la delantera, sin embargo, cuando la inclinación es virtual la radiación trasera se inclina de igual forma que la delantera.

En las imágenes se observa la dispersión en el espacio de un arreglo con lóbulo trasero en tres configuraciones. El primer gráfico muestra el arreglo sin inclinación física ni virtual, es decir, la dispersión es paralela al piso. En el segundo gráfico se muestra el arreglo inclinado físicamente y se observa que el lóbulo delantero (derecha) apunta hacia abajo mientras que el trasero (izquierda) apunta hacia arriba. En el último gráfico se utilizó una inclinación virtual, es decir el arreglo está perpendicular al piso pero sus componentes tienen un delay que simula inclinación. El lóbulo delantero apunta hacia abajo prácticamente igual que en el segundo gráfico. Sin embargo, el lóbulo trasero también apunta hacia abajo. Esto es consecuencia del retraso temporal y en una situación de escenario podría ser algo perjudicial, y que envía energía al escenario.

Para muchas aplicaciones esto no genera mayor inconveniente y la técnica de beam steering resulta útil. Sin embargo, y como regla general, no hay que desconocer las consecuencias “indeseadas” de una técnica para saber aplicarla correctamente.

Ing. Facundo Ramón
Investigación & Desarrollo – Equaphon

Facundo Ramón

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