регулируемый аудиокабель с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса (варианты) и токопроводящая жила для этого кабеля

Формула изобретения

1. Регулируемый аудиокабель с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса, содержащий изолированные друг от друга токопроводящие жилы, помещенные в изоляционную оболочку, и концы которых присоединены к контактным узлам, отличающийся тем, что изоляционная оболочка представляет собой ленту, вдоль одного края которой расположена одна отрицательная токопроводящая жила, и относительно которой на этой ленте расположены по крайней мере две положительные токопроводящие жилы, расположенные на участке между контактными узлами на расстоянии от отрицательной токопроводящей жилы и на расстоянии друг от друга не менее 2 см, при этом каждая положительная токопроводящая жила выполнена из двух несоединенных между собой отрезков жилы, а соединение между собой отрезков жилы любой одной из положительных токопроводящих жил осуществлено съемной перемычкой.

2. Регулируемый аудиокабель с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса, содержащий изолированные друг от друга токопроводящие жилы, помещенные в изоляционную оболочку, и концы которых присоединены к контактным узлам, отличающийся тем, что изоляционная оболочка представляет собой ленту, по середине которой расположена одна отрицательная токопроводящая жила, и относительно которой с каждой ее стороны расположены по крайней мере две положительные токопроводящие жилы, расположенные на участке между контактными узлами на расстоянии от отрицательной токопроводящей жилы и на расстоянии друг от друга не менее 2 см, при этом каждая положительная токопроводящая жила выполнена из двух несоединенных между собой отрезков жилы, а соединение между собой отрезков жилы любой одной из положительных токопроводящих жил на каждой стороне от отрицательной токопроводящей жилы осуществлено съемной перемычкой.

3. Токопроводящая жила, содержащая два изолированных друг от друга проводника, расположенных в общей изолированной оболочке, отличающаяся тем, что в указанной оболочке оба проводника выполнены скрученными по длине токопроводящей жилы, при этом скручивание представляет собой чередующиеся равные по длине участки скрутки по часовой стрелке и участки скрутки против часовой стрелки, имеющие равное количество витков в каждой скрутке.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, в частности касается способа конструкции аудиокабеля, предназначенного для повышения качества передаваемого аудиосигнала в акустических системах и применяемого в бытовой электронике для различных межблочных и компонентных соединений в аудиоаппаратуре.

В рамках настоящего изобретения рассматривается конструкция токопроводящего аудиокабеля с расширенной регулировкой параметров межпроводниковой емкости, межпроводниковой индуктивности и межпроводникового сопротивления, а также обычных параметров емкости, сопротивления и индуктивности по длине кабеля. Регулировка перечисленных выше параметров дает возможность идеально подстроить аудиосигнал для каждого слушателя аудиотехники. Регулировка дает возможность для каждого пользователя индивидуально точно подобрать желаемый характер тонального баланса и качества передачи аудиосигнала при различных соединениях аудиотехники.

Известен токопроводящий кабель, содержащий две изолированные друг от друга токопроводящие жилы, помещенные в изоляционную оболочку, концы которых присоединены к контактным узлам. Из этого же источника известна токопроводящая жила, содержащая два изолированных друг от друга проводника, расположенных в общей изолированной оболочке (Статья Кунегина С.В. «Глава 3. Коаксиальные кабели», выложенная в режиме он-лайн в Интернет по адресу: http://www.aboutphone.info/kunegin/coax/page3.html).

Указанное известное решение принято в качестве прототипа для всех заявленных объектов.

В известном коаксиальном кабеле основной ток передачи концентрируется на внутренней поверхности внешнего проводника, а ток помех - на наружной стороне внешнего проводника. Как основной ток, так и ток помех проникают в толщу проводника лишь на глубину, определяемую коэффициентом вихревых токов. Причем чем выше частота, тем больше отдаляются друг от друга указанные токи и, следовательно, тем лучше защищен кабель от действия посторонних помех. Таким образом, в отличие от всех других типов кабелей, требующих для защиты от помех специальных мер (симметрирования, экранирования и т.д.), в коаксиальных кабелях на высоких частотах это обеспечивается самой их конструкцией. В области высоких частот внутренняя индуктивность проводников мала и индуктивность коаксиального кабеля обусловливается лишь внешней индуктивностью. При расчетах для использования коаксиального кабеля принимается, что сопротивление вдоль цепи R=0, так как не учитываются потери в проводниках кабеля, и внешняя межпроводниковая индуктивность коаксиального кабеля L=( /2 )ln(r_b/r_a). Соответственно проводимость G=2 /ln(rb/ra), емкость C=2 /ln(rb/ra), где , , - соответственно магнитная, диэлектрическая проницаемости и проводимость среды, а r_b, r _a - радиусы проводников, определенные из общего центра внутренне расположенного проводника.

Из изложенного следует, что основные преимущества коаксиального кабеля (малое затухание и высокая помехозащищенность) особенно ярко проявляются в высокочастотной части передаваемого спектра частот. При постоянном токе и на низких частотах, когда ток практически проходит по всему сечению проводника, достоинства этого кабеля пропадают. Больше того, коаксиальная цепь как несимметричная относительно других цепей и земли (параметры ее проводников «а» и «б» различны) в низком диапазоне частот по защищенности от помех уступает симметричным кабелям.

Недостатком данного кабеля является то, что он хорошо в части помехозащищенности работает в области высокочастотной части передаваемого спектра частот, в низком диапазоне частот по защищенности от помех уступает симметричным кабелям. В то же время в бытовой электронике для различных межблочных и компонентных соединений аудио и видео как раз и используются проводники для передачи сигналов в низком диапазоне частот. В связи с этим такие параметры кабеля как межпроводниковая емкость приходится учитывать, так как современная аппаратуры (аудио и видео назначения) строится на использовании малых токов в низком диапазоне частот, и перенос электрического заряда с одного проводника на другой оказывает влияние на чистоту проходящего по проводнику сигнала. Как показали исследования, межпроводниковая емкость в кабеле достигает 75-300 пФ, что является существенной по величине помехой для малоточных сигналов и достаточной для внесения искажений в такой сигнал.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по устранению влияния процессов протекания тока в проводнике на полезный сигнал, изменению конструкции кабеля и обеспечению возможности изменения параметров межпроводниковой емкости, межпроводниковой индуктивности и межпроводникового сопротивления за счет введения по крайне мере двух отрицательных жил при одной положительной жиле.

Достигаемый при этом технический результат заключается в улучшении АЧХ акустической аппаратуры за счет улучшения эксплуатационных характеристик токопроводящего кабеля путем регулирования межпроводниковой емкости (взаимной электроемкости двух проводников), межпроводниковой индуктивности и межпроводникового сопротивления на качество и достоверность передаваемого сигнала.

Технический результат для первого варианта устройства достигается тем, что в регулируемом аудиокабеле с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса, содержащем изолированные друг от друга токопроводящие жилы, помещенные в изоляционную оболочку и концы которых присоединены к контактным узлам, изоляционная оболочка представляет собой ленту, вдоль одного края которой расположена одна отрицательная токопроводящая жила и относительно которой на этой ленте расположены по крайней мере две положительные токопроводящие жилы, расположенные на участке между контактными узлами на расстоянии от отрицательной токопроводящей жилы и на расстоянии друг от друга не менее 2 см, при этом каждая положительная токопроводящая жила выполнена из двух частей, а соединение между собой частей любой одной из положительных токопроводящих жил осуществлено перемычкой.

Технический результат для второго варианта устройства достигается тем, что в регулируемом аудиокабеле с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса, содержащем изолированные друг от друга токопроводящие жилы, помещенные в изоляционную оболочку и концы которых присоединены к контактным узлам, изоляционная оболочка представляет собой ленту, посередине которой расположена одна отрицательная токопроводящая жила и относительно которой с каждой ее стороны расположены по крайней мере две положительные токопроводящие жилы, расположенные на участке между контактными узлами на расстоянии от отрицательной токопроводящей жилы и на расстоянии друг от друга не менее 2 см, при этом каждая положительная токопроводящая жила выполнена из двух частей, а соединение между собой частей любой одной из положительных токопроводящих жил на каждой стороне от отрицательной токопроводящей жилы осуществлено перемычкой.

Технический результат также достигается тем, что в токопроводящей жиле, содержащей два изолированных друг от друга проводника, расположенных в общей изолированной оболочке, в указанной оболочке оба проводника выполнены скрученными по длине токопроводящей жилы, при этом скручивание представляет собой чередующиеся равные по длине участки скрутки по часовой стрелке и участки скрутки против часовой стрелки, имеющие равное количество витков в каждой скрутке.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые однако не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 показан график изменения амплитуды звукового сигнала от частоты в спектре слышимых частот для кабеля с межпроводниковой емкостью 5 пФ;

фиг.2 - график изменения зависимости амплитуды звукового сигнала от частоты в спектре слышимых частот для кабеля с межпроводниковой емкостью 8 пФ;

фиг.3 - график изменения зависимости амплитуды звукового сигнала от частоты в спектре слышимых частот для кабеля с межпроводниковой емкостью 12 пФ;

фиг.4 - график изменения зависимости амплитуды звукового сигнала от частоты в спектре слышимых частот для кабеля с межпроводниковой емкостью 16 пФ;

фиг.5 - общий вид кабеля по первому варианту исполнения;

фиг.6 - схема расположения токопроводящих жил в кабеле по фиг.1;

фиг.7 - общий вид кабеля по второму варианту исполнения;

фиг.8 показана схема расположения токопроводящих жил в кабеле по фиг.1;

фиг.9 - схема скручивания проводников в кабеле.

Согласно настоящего изобретения рассматривается конструкция токопроводящего аудиокабеля с расширенной регулировкой параметров межпроводниковой емкости, межпроводниковой индуктивности и межпроводникового сопротивления, а также обычных параметров емкости, сопротивления и индуктивности по длине кабеля.

Такой токоподводящий кабель предназначен для применения в бытовой электронике для различных межблочных и компонентных соединений аудио и видео. Более конкретно, данный кабель используется для соединения блоков акустических или видеосистем, к которым предъявляются повышенные требования к качеству передаваемого сигнала. В рамках настоящего изобретения рассматривается токоподводящий кабель с регулируемой уменьшенной межпроводниковой емкостью, что позволяет существенно повысить достоверность сигнала, передаваемого из одного компонента системы другому и дает возможность идеально подстроить аудиосигнал индивидуально для каждого слушателя аудиотехники. Регулировка дает возможность для каждого пользователя индивидуально точно подобрать желаемый характер тонального баланса и качества передачи аудиосигнала при различных соединениях аудиотехники.

Традиционно выпускаемые токоподводящие кабели, независимо от исполнения и применяемых материалов, имеют межпроводниковую емкость, равную примерно 75-300 пФ. В результате исследовательских работ установлено, что при разнесении токопроводящих жил друг от друга на расстояние не менее 2 см существенно достигается снижение межпроводниковой емкости кабеля до 5 пФ. Ограничение по нижнему пределу обусловлено тем, что разнесенные токопроводящие жилы по своим концам сближаются для соединения с контактными узлами. Ограничение по верхнему пределу - не более 25 пФ, что подтверждается многочисленными экспериментами и опытами.

В результате исследований установлено, что конструктив компонентов (изделий) радиотехники - электроники должен иметь монтаж таким образом, чтобы все компоненты комплектующих деталей имели минимальный показатель емкости между собой не боле 25 пФ между плюсом и минусом проводников и находились на расстоянии не менее 2 см друг от друга, или должны находиться в изоляторе по отдельности, способном устранять межпроводниковую емкость.

Различные комплектующие радиодетали, компоненты блоков питания, печатные платы, чипы (микросхемы) входящие в конструктив схемотехники какого-либо радиотехнического устройства (прибора) должны быть расположены таким образом, чтобы расстояние между положительной токопроводящей жилой и отрицательной жилой было не менее 2 см. А численный показатель, измеряемый в пФ, межпроводниковой емкости должен иметь не более 25 пФ. Кроме того, межпроводниковая индуктивность должна превышать показатель 600 Генри или отсутствовать вообще.

Параллельные проводники токопроводящих жил положительная (+) и отрицательная (-), должны находиться как можно дальше друг от друга для обеспечения минимального показателя межпроводниковой емкости. Живой звук напрямую связан с межпроводниковой емкостью, обеспечивая наивысшую степень верности звучания, в отличие от старых стандартов HI-FI и High-End.

С помощью регулировки малого числового значения в пФ, но огромного визуально слышимого тонального баланса, удалось создать кабель, позволяющий регулировать в тракте не только ВЧ, СЧ и НЧ частоты, в АЧХ (амплитудно-частотной характеристике), но и звуковой визуальный сигнал в ту или иную сторону (прозрачнее или менее, резче или мягче, ярче или вуаль, гулкий басе или нет, упругий басе или менее, а также регулировать тон голоса). Тем самым, с помощью данного кабеля, появилась возможность идеально настроить (согласовать) звуковой тракт.

В результате исследований и экспериментов установлено, что качество аудиосигнала в токопроводящем кабеле зависит от разницы амплитуд входного и выходного сигналов в токопроводящем кабеле, а также разности показателей на разных измеряемых частотах. При выравнивании этой разницы (то есть сведения ее до нуля) появляется возможность получения чистого звукового сигнала, что подтверждается АПЧ, показанными на фиг.1-4. Выравнивание амплитуд входного и выходного сигналов в токопроводящем кабеле осуществляют уменьшением межпроводниковую емкость в токопроводящем кабеле до уровня не более 25 пФ путем разнесения отрицательной и положительной жил в этом кабеле на расстояние не менее 2 см, а затем на части длины этого кабеля осуществляют сближение жил токопроводящего кабеля до выравнивания амплитуд входного и выходного сигнала в этом кабеле. При этом повышения качества аудиосигнала в токопроводящем кабеле добиваются путем увеличения расстояния между отрицательной и положительной жилами токопроводящего кабеля для уменьшения межпроводниковой емкости в токопроводящем кабеле и одновременно увеличивают межпроводниковую индуктивность до уровня, превышающего 600 Генри.

В результате исследований установлена зависимость величины разнесения проводников от сечения проводника. Повышение качества аудиосигнала в токопроводящем кабеле при уменьшении межпроводниковой емкости в токопроводящем кабеле до уровня не более 25 пФ достигается путем разнесения отрицательной и положительной жил в этом кабеле на соответствующее расстояние, зависящее от квадрата (площади сечения проводника в мм) проводника в соответствии со следующим алгоритмом:

для сечений проводника до 1 квадрата - не менее 2 см,

для сечений проводника от 1,1 квадрата до 2 квадратов - не менее 3 см,

для сечений проводника до 2,1 квадрата до 4 квадратов - не менее 5 см,

для сечений проводника до 4,1 квадрата до 6 квадратов - не менее 7 см,

для сечений проводника до 6,1 квадрата до 7,5 квадратов - не менее 8 см,

для сечений проводника до 7,6 квадрата до 9 квадратов - не менее 8 см, более 9 квадратов расстояние получают умножением величины квадрата на 2.

Настоящий способ позволяет регулировать тональный баланс звукового тона путем уменьшения межпроводниковой емкости в токопроводящем кабеле путем разнесения отрицательной и положительной жил в этом кабеле на расстояние не менее 2 см по крайней мере на части длины этого кабеля.

Учитывая данную закономерность, стало возможным сконструировать специальный регулируемый аудиокабель с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса Регулируемый аудиокабель с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса.

Согласно первого варианта исполнения токопроводящий кабель (фиг.5 и 6) содержит изолированные друг от друга токопроводящие жилы, соответственно одна отрицательная токопроводящая жила 1 и несколько (по крайней мере две) положительных токопроводящих жил 2, все жилы помещены в изоляционную оболочку 3. Концы всех жил присоединены к контактным узлам 4, предназначенным для электрического соединения с ответным контактными узлами на соединяемых блоках аппаратуры. Изоляционная оболочка представляет собой ленту, вдоль одного края которой расположена отрицательная токопроводящая жила 1 и относительно которой на этой же ленте расположены положительные токопроводящие жилы 2, расположенные на участке между контактными узлами на расстоянии от отрицательной токопроводящей жилы (поперек ленты) и на расстоянии друг от друга не менее 2 см. Каждая положительная токопроводящая жила 2 выполнена из двух несоединенных между собой отрезков 5 и 6 жилы 2, а соединение между собой отрезков жилы любой одной из положительных токопроводящих жил осуществлено съемной перемычкой 7. На фиг.1 показан внешний вид такого регулируемого кабеля, а на фиг.2 схема расположения жил на ленте. Узел 8 соединения отрезков 5 и 6 положительных жил 2 выполнен в виде отдельного блока, в котором свободные концы отрезков выполнены в виде клемм 9 таким образом, что перемычкой можно соединять отрезки 5 и 6 любой положительной жилы 2. Перемещением перемычки в направлении от отрицательной жилы 1 и соединением соответственно отрезков положительной жилы осуществляют изменение межпроводниковой емкости в сторону ее уменьшения и соответственно повышения качества звука. Данный пример исполнения реализован на кабеле RCA.

Для кабеля XLR используется второй пример исполнения (фиг.7 и 8), согласно которому регулируемый аудиокабель с расширенным диапазоном регулировки тонального баланса содержит изолированные друг от друга токопроводящие жилы: одну отрицательную 1 и положительные 2, помещенные в изоляционную оболочку 3 и концы которых присоединены к контактным узлам 4. Изоляционная оболочка 3 представляет собой ленту, посередине которой расположена одна отрицательная токопроводящая жила 1 и относительно которой с каждой ее стороны расположены по крайней мере две положительные токопроводящие жилы 2, расположенные на участке между контактными узлами на расстоянии (поперек ленты) от отрицательной токопроводящей жилы и на расстоянии друг от друга не менее 2 см, при этом каждая положительная токопроводящая жила 2 выполнена из двух несоединенных между собой отрезков жилы 5 и 6, а соединение между собой отрезков жилы любой одной из положительных токопроводящих жил на каждой стороне от отрицательной токопроводящей жилы осуществлено съемной перемычкой 7. Узел 8 соединения отрезков 5 и 6 положительных жил 2 в этом примере также выполнен в виде отдельного блока, в котором свободные концы отрезков выполнены в виде клемм 9 таким образом, что перемычкой можно соединять отрезки 5 и 6 любой положительной жилы 2. Перемещением перемычек 7 (с каждой стороны отрицательной жилы) в направлении от отрицательной жилы 1 и соединением соответственно отрезков положительных жил осуществляют изменение межпроводниковой емкости в сторону ее уменьшения и соответственно повышения качества звука.

Для указанных вариантов исполнения токопроводящего кабеля применяется токопроводящая жила из двух изолированных друг от друга проводников 10, расположенных в общей изолированной оболочке 11. Каждый проводник выполнен из токопроводящего провода (жилы), покрытой изоляционным лакированным покрытием, охваченным изоляционным тканевым покрытием. В указанной оболочке 11 оба проводника выполнены скрученными по длине токопроводящей жилы (фиг.9), при этом скручивание представляет собой чередующиеся равные по длине участки скрутки по часовой стрелке и участки скрутки против часовой стрелки, имеющие равное количество витков в каждой скрутке. В каждой скрутке проводники скручены с одной и той же силой скручивания. Указанные параметры токопроводящей жилы являются существенными и определяющими для процесса переноса заряда с одного проводника на другой. Таким образом, жила представляет собой последовательно расположенные чередующиеся участки, на одном из которых проводники скручивают в одном направлении, а на следующем участке эти же проводники скручивают в обратном направлении с образованием между участками зоны 12 «реверса».

При таком исполнении происходит взаимогашение образованной на одном участке скрутки межпроводниковой емкости с одним знаком, равной по величине, но обратной по знаку емкостью, образованной на следующем участке.

Изобретение позволяет конструировать радиотехнику с учетом минимального показателя пФ: не более 25 пФ при прохождении аудио- или видеосигнала по проводнику, имеющему минимальный показатель пФ - межпроводниковой емкости с параллельно проходящим отрицательным проводником. Изобретение позволяет идеально сконструировать аудио(видео) схему, имеющую минимальный показатель «паразитной» емкости, тем самым получая идеальные показатели в аудио(видео) тракте, не только в тембрах ВЧ, СЧ, НЧ диапазоне в АЧХ (амплитудно-частотной характеристике), но и в тонах тонального баланса. Наивысшая передача звукового сигнала по проводнику напрямую зависит не только от параметров сопротивления, как считалось ранее (этот параметр минимально влияет на характер звукового сигнала) и индуктивности (этот параметр влияет на диапазон НЧ не в самой основной составляющей слышимого диапазона и легко решается с помощью реверсированного проводника), а, как выяснилось, самым важным электрическим параметром, влияющим на самую слышимую часть звукового сигнала, воспринимаемого человеческим ухом в диапазоне от 40 Гц до 20000 кГц (именно до 20000 Гц увеличивается визуальное восприятие ухом при уменьшении показателя межпроводниковой емкости и сопротивления), является показатель в пФ межпроводниковой емкости между плюсом и минусом передающего сигнал(ы) проводника. Между двумя параллельными токопроводящим и жилами - положительной (+) и отрицательной (-) показатели значений межпроводниковой емкости в цифровых показателях пФ настолько минимальны, что одной единицы в пФ-емкости (единица измерения емкости) между проводниками имеет серьезное влияние на конечный результат аудио- или видеосигнала. Показатели емкости с шагом в 1 пФ имеют огромную разность значений не только в реальном слышимом диапазоне человеческого уха и реальной видимости глаз визуально, но и четко отражаются в измерительных звуковых графиках АЧХ и на тестовых видеосетках. Чем меньше показатель межпроводниковой емкости в пФ, тем чище сигналы аудио или видео. По многочисленным экспериментам измерений практика показала, что 100% производимых в мире токопроводящих межблочных соединительных кабелей имеют показатели от 50 пФ до 300 пФ межпроводниковой емкости на один погонный метр длины. Именно за счет минимального числового показателя межпроводниковой емкости с разнице в 1 пФ/на метр погонной, а на самом деле огромного шага измерения показателей (в данном случае десятки пФ прохождения аудио- или видеосигналов) люди - слушатели, меломаны и аудиофилы слышат отчетливую разницу в звуке аудио при сравнении различных соединительных кабелей (межблочных и акустических), а также различают разность качества видеоизображения на одном и том же мониторе, подключенного разными видеокабелями.

Визуальные впечатления таковы: был установлен звуковой комплекс из компонентов CD/DVD проигрывателя, усилителя и акустических систем для прослушивания разницы звука при подключении межблочного кабеля с расширенной регулировкой. При прослушивании звуковых композиций, изменяя положения перемычки на разные клеммы, было отчетливо слышно, какова разность звуковых аудиосигналов из акустических систем. Звуковая стереокартина имела разный звук по тональному балансу при соединении разных клемм. Было отчетливо слышно разность характера звука на разных положениях клемм по тональному балансу и чистоты звукового сигнала, как разных двух певцов с разными тембрами голосов и разности профессионализма. Можно сделать вывод: с помощью этого кабеля появляется возможность настройки звука более комфортно для слушателя, чем с обычным не регулируемым кабелем. Преимущество нового межблочного кабеля с разширенной регулировкой огромна и очевидна даже на слух.

После подключения опытной партии кабелей с расширенной регулировкой можно сделать заключение: в аудиокомпонентах, где были установлены регулируемые кабеля звук, можно было отрегулировать более правильно и комфортнее для каждого слушателя, чем у аудиокомпонентов с обычными фиксированными кабелями, что доказывает неоспоримое преимущество новой технологии кабелей над старой.

Данный кабель регулирует аудиосигнал с помощью изменения параметров сопротивления, индуктивности и емкости по длине проводника. А также между межпроводниковые емкость, сопротивление и индуктивность между проводниками. Кабель можно применять с различной техникой и проще ее настраивать до комфортного воспроизведения. По сравнению с обычными межблочными кабелями новые прогрессивные регулируемые кабеля позволяют настроить идеально комфортно аудиосигнал в любом звуковом тракте индивидуально для каждого слушателя.

Настоящее изобретение промышленно применимо, так как может быть реализовано с использованием технологий, применяемых при производстве кабелей в электротехнической промышленности.