Következnek az elektrosztatikusok, amelyek, ha jól megtervezettek, a hangsugárzók bármely osztálya közül a leglineárisabb frekvencia átvitelt és a teljesen egyenletes membránmozgást kínálják! A nagyon alacsony intermodulációs torzítást, valamint a legjobb impulzusválasz lehetőségét speciális technológia biztosítja. A leghíresebb példa – a korát évtizedekkel megelőző hangszóróra – az eredeti Quad ESL57 modell. A régi Quad még mindig nagyon jól szól, méréseiben valódi négyszöghullámokat és nagyon alacsony torzítást produkál, és ami a legfontosabb, a Quad ESL57 hangzása is megfelel a közölt műszaki paramétereknek.
Az elektrosztatikával azonban jelentős problémák vannak. Kezdetben meg kell küzdenünk a nagyon alacsony hatásfokkal, a rendkívül reaktív erősítő terheléssel, a korlátozott dinamikatartománnyal, a fólia törékenységével, a korlátozott basszuskiterjesztéssel és egy trükkös „szobaérzékeny” dipoláris lesugárzási mintával, amely a magas frekvenciákon meglehetősen irányítottá válik. Ezeket a problémákat nem könnyű megoldani, leküzdeni – különösen nem a nagy panelek diszperzióját – amely a sztereó képalkotásnál nem előny, hanem komoly probléma.
A függőleges panelek egymás melletti sorának kialakításában, a máig legszélesebb körben használt megoldásban, az eredeti Quad ESL úttörő szerepet játszott. Ez egy 3-utas hangsugárzó, 6dB/oktáv meredekségű keresztváltókkal, amelyek a transzformátorokba vannak beépítve. A függőleges magassugárzó sáv belül található, bal és jobb oldalt két középső sáv, mellette pedig két mély hang panel található. A panelek görbülete a függőleges diszperziót enyhén javítja, míg az oldalsók szórása, az egymás melletti elrendezés miatt, meglehetősen szűk.
A jelenlegi Quad ESL tulajdonképpen egy 1-utas hangszóró, amelynek összetett fázisú tömbrendszere a radartechnológiából kölcsönzött, ez megközelíti a gömbsugárzást. Az új modell meglehetősen eltérő hangzást, jobb sztereó-képet, mélyebb basszust és nagyobb teljesítményt képvisel. Egyes Quad-rajongóknak tetszik, mások pedig a „klasszikus” modellt részesítik előnyben, mivel minden kialakításnak megvannak a maga erősségei és gyengeségei. Körülbelül évtizedenként jelennek meg új és különböző megoldások az elektrosztatikára, miközben a tervezők azzal a kihívással küzdenek, hogy jó nagyfrekvenciás diszperziót és nagy sugárzási területet kapjanak. Az ESL különböző inkarnációiról a legnagyobb audio-újságíró szaktekintélyek – John Atkinson, Martin Colloms, Anthony H. Cordesman, Art Dudley, Larry Greenhill, J. Gordon Holt és Ken Kessler – írtak. Az elektrosztatikus hangsugárzás igazi hírneve a középtartomány, ahol a torzítás és a rezonancia mentesség határozza meg a technika állását, és az impulzusreprodukció elég jó ahhoz, hogy laboratóriumi referenciaként használják. Röviden, teljesen csodálatos közép- és mélységi perspektíva, jó, de nem nagyszerű a frekvencia-széleken, ésszerű és tisztességes sztereó képalkotás, korlátozott dinamikatartomány, alacsony hatásfok és nagyon reaktív terhelés az erősítő számára.
Mágneses síkok és szalagok
A legtöbb ilyen típust az USA-ban gyártják, az elvet a Magneplanar, mint a konstrukció úttörője, az Apogee, az Eminent Technology és mások képviselnek. Ezek két osztályba sorolhatók: 1. Mágnessíkok, amelyek feszített Mylar- vagy Kapton-fólialapok, alumínium „hangtekerccsel” nyomtatva vagy ragasztva. 2. Szalagok (ribbon), amelyek egy nagyon vékony hullámos alumínium „harmonikát” használnak, amely szabadon lóg a mágneses térben, mint egy szalag.
A mágnessíkok a membránfilm hátsó felén vagy mindkét oldalán elhelyezésre kerülnek, egyes modellekben egy kis rezonanciaüreget is létrehoznak az első és a hátsó mágnespárok között. A mágnessorok némileg egyenetlen meghajtóteret biztosítanak, így a membrán mozgásának egyenletessége nem sorolható az elektrosztatikusokéval azonos osztályba. Az íves kialakítás itt nem probléma, sőt, így a mágneses síkok sokkal hangosabban tudnak játszani, mint elektrosztatikus rokonaik, viszont nem túl jó az intermodulációs torzítás. A mágnessík mélyfrekvenciás sugárzási energiája jóval alacsonyabb, mint a hagyományos membránú hangszóróké. Itt a membrán csillapítását leginkább a levegő biztosítja, elektronikusan nagyon lazán kapcsolódik az erősítőhöz, ezért az impedanciagörbe rezisztív (ha a basszus energia magasabb lenne, akkor az impedanciagörbe kitérései az átlagostól nagyobbak lennének). Bár a rezisztív terhelés nagyszerűen kezelhető egy erősítő számára, nem túl nagy a membrán számára. A meghajtók természetesen reaktívak, mivel mindegyik sáváteresztő szűrő, amelynek sávszélessége sokkal szűkebb, mint az azt meghajtó teljes tartományú erősítőé.
Az az elképzelés, hogy egy tökéletes hangszóró rezisztív erősítő-terhelést mutat, marketing mítosz. Ez a mítosz csak akkor válna valóra, ha egy zseni egyetlen meghajtót tudna tervezni, mondjuk 10 Hz és 100 kHz közötti működő sávszélességgel. Ha elérhető lenne egy ilyen csodameghajtó, kit érdekelne az erősítő terhelése?
A mágneses síkok tervezői számos kivitelezési kihívással néznek szembe, amelyek nem különböznek túlságosan az elektrosztatikusok által jelentettektől. Az egyiknek erős mágneses tömbökkel kell megküzdenie, a másiknak a membránon lévő nagyfeszültség biztosításának kivitelezésével. Módozatok a mágneses síkok csatolásának javítására és a hatásfok növelésére:
1. Csökkenteni a mágnesek membrántól – és egymástól – való távolságát. Ez korlátozza a mozgást, és növeli a precíz és merev keret követelményeit, amely egymástól távol tartja a szemben lévő mágneseket.
2. Növelni a huzal hosszát vagy a műanyag fólia alumínium bevonatát. Ennek a határa az, hogy ezek a komponensek túlzott tömeget adnak a membrán-fóliához, ami rontja az érzékenységet és a tranziens reakciót is. A membrán tömegének megkétszerezése az eredeti érték negyedére csökkenti a hatásfokot, így a legtöbb tervező mindent megtesz annak érdekében, hogy megakadályozza a tömeg hozzáadását a sugárzó felülethez.
3. Nagyobb koercivitású mágnesek használata. A legújabb, egzotikus ritkaföldfém-mágnesek jelentős fejlesztéseket kínálhatnak. Ahogy azonban a mágnesek erősödnek, úgy nőnek az erősebb vázra vonatkozó követelmények is.
Térjünk át egy olyan technológiára, amely felületesen hasonlónak tűnik, de valójában egészen más, mint az előzőek! A szabad szalag, mentes a feszített film rezonanciáitól és a síkmágneses rendszer „blokkoló” mágneseitől, így kiemelkedő impulzusválaszt, egyenletes hajtást és jó jelforrás megközelítést kínál. Az impedancia rendkívül alacsony (az Ohm töredéke) és a kis sugárzási terület miatt a szalagok nem alkalmasak mélysugárzónak vagy közép-sugárzónak. A legtöbb praktikus szalaghoz egy megfelelő transzformátorra van szükség ahhoz, hogy sikeresen csatlakozhasson az erősítőhöz.
A sík hangsugárzók, amelyek mentesek mindenféle burkolattól, a fontos 100 Hz-től 1 kHz-ig terjedő tartományban rezonancia-mentes reprodukcióval rendelkeznek, így a hangminőség általában félúton van a jó dinamikus és az elektrosztatikus sugárzók között, és valóban mentes a hangszóróház színezésétől. A panelek ideális méretű felülete, a tölcséres hangszórókhoz közeli hangerőszinten való működésük, valamint az alsó-közép tartomány színezésének hiánya miatt jól illeszkednek a zenéhez. Valósághoz közeli hatású, nagyszabású hangzást produkálnak, például szimfóniák vagy kórus-felvételek reprodukálása esetében.
Elektrosztatikus rokonaikhoz hasonlóan a 40 Hz – 200 Hz-ig terjedő tartományban, hirtelen nagy impulzusok esetén, rezonanciák jelenhetnek, ezért körültekintő elhelyezés szükséges. Ezen túlmenően a mély-, közép- és magas hangsugárzók egymás melletti elrendezése nagyon összetett feladat, így a legjobb sztereó képalkotás követelményei ütközhetnek a helyiség paramétereivel, lehetőségeivel. Röviden, ezek a hangszórók a legjobban egy nagy, szimmetrikus helyiségben működnek, egy „combos” erősítővel kompenzálható az alacsony hatásfok. Sok audiofil zenehallgató igazán élvezi az általuk kínált semleges, nyugodt hangzást. Ezenkívül egy szalagsugárzó a legjobb magas hangokat kínálja, amelyeket csak egy plazma meghajtó múlhat felül.
Plazma hangszórók
A „tömeg nélküli” hangszórók ebbe a kategóriába tartoznak: Ionovac, Magnat és Plasmatronics (micsoda név!), egzotikusan szólnak és mérési eredményeik is ilyenek. Egyáltalán nincs rezonancia, és pontos az impulzus- és frekvencia átvitel 100 kHz-ig vagy akár tovább is. Alacsony a torzítás, mint egy nagyon jó erősítő esetében. Valójában a „membránoknak” van tömegük, de nem sok. Ez a tömeg megegyezik a környező levegőével, tehát az akusztikus csatolás 1:1. A hatásfok mértékét kissé nehéz megmondani, mivel a teljesítményerősítő nagy feszültséget szolgáltat, amely közvetlenül modulál egy nagyon összetett elektromos tulajdonságú gázt.
A Hill Plasmatronics bemutatója először az 1979-es CES-en volt látható és hallható először. A kiállítók a drámai hatás érdekében elsötétítették a termet, és látni lehetett a furcsa ibolya fényt, amely gáztriódaként kereste a világot, ez volt a magassugárzó! Nem csak izzott, de együtt lüktetett a zenével! A hangsugárzó többi része meglehetősen hétköznapi papírkúp-membrános hangszórókból állt, egy hatalmas szekrényben. Mindezek ellenére a Plasmatronics a jövő ízelítője volt. Nem túl meglepő módon a feltaláló a Los Alamos Labs plazmafizikusa volt. Dr. Hill már azon gondolkodott, hogyan lehet békésen átalakítani az atomkardokat hangos ekevasokká!
Van néhány apró probléma ezzel a paradicsomi lehetőséggel. A plazma hangsugárzók korábbi generációi, mint például az ötvenes évek DuKane Ionovac magassugárzója, rádiófrekvenciás fűtést használtak a levegő ionizálására, ami vezetőképessé tette. Ha ionizáljuk a levegőt, akkor az oxigénmolekulák egy része (O2) szétválik, majd ózonként (O3) rekombinálódik. Ezenkívül nitrogén-oxidot (NO2) is kapni, amely a nitrogén és az oxigén kombinálásával nagyon magas hőmérsékleten keletkezik. Nos, egy adag „nevetőgáz” fokozhatja a hangulatot, vagy nem, de az ózon tényleg nem túl egészséges, mert irritálja a nyálkahártyát és a szemet. Ezeknek a nagyon reaktív gázoknak a természetes otthona messze az ionoszférában található, nem a zenehallgató nappaliban.
A Hill Plasmatronics úgy kerülte el a légszennyezés veszélyét, hogy saját beépített héliumellátással rendelkezett, amely nemesgáz, így ionizált állapotban sem reagál. A hélium biológiailag is közömbös, és mivel sokkal könnyebb a levegőnél, azonnal kijut a felső légkörbe és a világűrbe. Még a legjobban szigetelt házakban is pillanatok alatt eltűnik, így teljesen biztonságos. A konstruktőrök láthatóvá teszik a héliumtartályt, a nyomásmérőket és minden mást a burkolaton belüli speciális rekeszben. Havonta ki kellett cserélni a héliumtartályt egy frissre. A hélium nem megújuló erőforrás, és csak néhány földgázkútban található meg, így nem olyan olcsó, mint más ipari gázok.
A héliumtartályok egyik alternatívája a lánghangszóró (a lángok is plazmák), olyan gyúlékony anyagokat használva, amelyek nem bocsátanak ki mérgező égési melléktermékeket. Ez hidrogénhez és oxigénhez vezet, amelyeket lehetőleg a helyszínen vízből állítanak elő elektrolízissel. A hidrogén- és oxigéncsövek egy félgömb alakú réz dróthálóig mennek. A rendszer számítógép által vezérelt „tápegységgel” rendelkezik, amely elosztja a vizet, figyeli a gázáramlást és a megfelelő hidrogén-oxigén arány elérésekor automatikusan lángra lobbantja az elegyet. Ezután egy nagyfeszültségű betáplálással polarizálja a plazmát és egy nagyfeszültségű audio-transzformátorral modulálja a lángot. (A lángot ugyanúgy modulálják, mint egy hagyományos elektrosztatikus hangszórót.) Ne várja el senki, hogy biztonsági tanúsítványt kapjon a hidrogént és oxigéngázt, nagyfeszültséget, desztillált vizet, váltakozó áramot, nyílt lángot és mikroprocesszort keverő „hangszórókhoz”, mindezt háztartási környezetben. Képzeljük el a biztosító emberének reakcióját, ha felfedezi, mindez hogyan működik!
Eltekintve ezektől a triviális, nem audiofil megfontolásoktól, a plazma-láng hangszóró valóban példamutató teljesítményt nyújt – nagyon alacsony torzítással, tökéletes impulzusválasszal és 100 kHz-es vagy nagyobb sávszélességgel működik. A zárt lánggal működő hangszóró másik előnye, hogy a „membrán” akkora lehet, amennyit csak akarunk, és csak olyan aggályok korlátozzák, mint az égési zaj, a helyiség fűtése és a tűzveszély. Képzeljünk el egy hideg téli estét a rézhálós félgömböket megvilágító halványkék lángokkal, a hidrogén- és oxigéngáz halk sziszegésével, a vízelektrolizátor halk zúgásával és egy pár tizennyolc hüvelyk magas Western Electric 212E közvetlen fűtött elektroncsövekkel, hogy mindez úgy énekeljen, ahogyan azt kell! No, csak óvatosan a Zippo öngyújtóval!
Végül, de nem utolsó sorban, egy kis példabeszéd:
…„Az internet nem hangsugárzótervező. A büszkeség a legnagyobb ellenséged, az alázat a legnagyobb barátod.”…
