tweeterEdit à cône
Les tweeters à cône ont la même conception et la même forme de base en tant que woofer avec des optimisations pour fonctionner à des fréquences plus élevées. Les optimisations sont généralement les suivantes:
- un cône très petit et léger qui peut se déplacer rapidement;
- matériaux de cône choisis pour la rigidité (par exemple, cônes en céramique dans la gamme d’un fabricant), ou de bonnes propriétés d’amortissement (par exemple, papier, soie ou tissu enduit) ou les deux;
- une suspension (ou une araignée) plus rigide que pour les autres pilotes — moins de flexibilité est nécessaire pour la reproduction à haute fréquence;
- petites bobines vocales (3/4 de pouce est typique) et fil léger (mince), ce qui aide également le cône du tweeter à se déplacer rapidement.
Les tweeters à cône étaient populaires dans les enceintes hi-fi stéréo plus anciennes conçues et fabriquées dans les années 1960 et 1970 comme alternative au tweeter à dôme (développé à la fin des années 1950). Les tweeters à cône d’aujourd’hui sont souvent relativement bon marché, mais beaucoup de ceux du passé étaient de haute qualité, tels que ceux fabriqués par Audax / Polydax, Bozak, CTS, JBL, Tonegen et SEAS. Ces tweeters à cône vintage présentaient une réponse en fréquence très plate, une faible distorsion, une réponse transitoire rapide, une fréquence de résonance faible et un roll-off bas de gamme doux, facilitant la conception du crossover.
Typiques des années 1960/1970, les tweeters à cône à « anneau phénolique » CTS présentaient une réponse plate de 2 000 à 15 000 Hz, une faible distorsion et une réponse transitoire rapide. Le tweeter CTS « phenolic ring » tire son nom de l’anneau de suspension de bord de couleur orange qu’il possède et qui est fabriqué à partir de phénolique. Il a été utilisé dans de nombreuses marques et modèles de haut-parleurs vintage réputés, et était une unité à prix moyen.
Les tweeters à cône ont une caractéristique de dispersion plus étroite qui est la même que celle d’un woofer à cône. De nombreux concepteurs ont donc pensé que cela les rendait compatibles avec les médiums et les woofers à cône, permettant une superbe imagerie stéréo. Cependant, le « sweet spot » créé par la dispersion étroite des tweeters à cône est faible. Les haut-parleurs avec tweeters à cône offraient la meilleure imagerie stéréo lorsqu’ils étaient positionnés dans les coins de la pièce, une pratique courante dans les années 1950, 1960 et au début des années 1970.
Au cours des années 1970 et 1980, l’introduction généralisée de disques audiophiles de meilleure qualité et l’avènement du CD ont fait tomber le tweeter à cône de popularité, car les tweeters à cône dépassent rarement 15 kHz. Les audiophiles ont estimé que les tweeters à cône n’avaient pas la « légèreté » des tweeters à dôme ou d’autres types. Néanmoins, de nombreux tweeters à cône haut de gamme sont restés en production limitée par Audax, JBL et SEAS jusqu’au milieu des années 1980.
Les tweeters à cône sont maintenant rarement utilisés dans l’utilisation hi-fi moderne et sont couramment utilisés dans des applications à faible coût telles que les haut-parleurs de voiture d’usine, les systèmes stéréo compacts et les boîtiers de flèche. Certains fabricants de haut-parleurs de boutique sont récemment revenus aux tweeters à cône haut de gamme, en particulier aux recréations de modèles à anneau phénolique CTS, pour créer un produit au son vintage.
tweeterEdit à dôme
Un tweeter à dôme est construit en attachant une bobine acoustique à un dôme (en tissu tissé, en métal fin ou dans un autre matériau approprié), qui est fixé à l’aimant ou à la plaque supérieure via une suspension à faible conformité. Ces tweeters n’ont généralement pas de cadre ou de panier, mais une simple plaque frontale fixée à l’ensemble aimant. Les tweeters à dôme sont classés en fonction du diamètre de leur bobine mobile et vont de 19 mm (0,75 po) à 38 mm (1,5 po). La très grande majorité des tweeters à dôme actuellement utilisés dans les enceintes hi-fi mesurent 25 mm (1 po) de diamètre.
Une variante est le radiateur annulaire dans lequel la « suspension » du cône ou du dôme devient l’élément rayonnant majeur. Ces tweeters ont des caractéristiques de directivité différentes par rapport aux tweeters à dôme standard.
tweeterEdit piézo
Un tweeter piézo (ou piézo-électrique) contient un cristal piézoélectrique couplé à un diaphragme mécanique. Un signal audio est appliqué au cristal, qui répond en fléchissant proportionnellement à la tension appliquée sur les surfaces du cristal, convertissant ainsi l’énergie électrique en énergie mécanique.
La conversion des impulsions électriques en vibrations mécaniques et la conversion des vibrations mécaniques renvoyées en énergie électrique constituent la base des tests par ultrasons. L’élément actif est le cœur du transducteur car il convertit l’énergie électrique en énergie acoustique, et vice versa. L’élément actif est essentiellement un morceau de matériau polarisé (c’est-à-dire que certaines parties de la molécule sont chargées positivement, tandis que d’autres parties de la molécule sont chargées négativement) avec des électrodes attachées à deux de ses faces opposées. Lorsqu’un champ électrique est appliqué à travers le matériau, les molécules polarisées s’alignent avec le champ électrique, ce qui entraîne des dipôles induits dans la structure moléculaire ou cristalline du matériau. Cet alignement des molécules fera changer les dimensions du matériau. Ce phénomène est connu sous le nom d’électrostriction. De plus, un matériau polarisé en permanence tel que le quartz (SiO2) ou le titanate de baryum (BaTiO3) va produire un champ électrique lorsque le matériau change de dimension à la suite d’une force mécanique imposée. Ce phénomène est connu sous le nom d’effet piézoélectrique.
Les tweeters piézo-électriques sont rarement utilisés dans l’audio haut de gamme en raison de leur faible fidélité, bien qu’ils figuraient dans certains modèles haut de gamme de la fin des années 70, tels que le Celef PE1 dans lequel ils étaient utilisés comme super tweeter en combinaison avec un tweeter à dôme conventionnel. Ils sont souvent utilisés dans les jouets, les buzzers, les alarmes, les armoires de haut-parleurs de guitare basse, les haut-parleurs d’ordinateur ou stéréo bon marché et les klaxons de sonorisation.
tweeterEdit à ruban
Un tweeter à ruban utilise un diaphragme très fin (souvent en aluminium, ou peut-être en film plastique métallisé) qui supporte une bobine plane fréquemment réalisée par dépôt de vapeur d’aluminium, suspendue dans un puissant champ magnétique (généralement fourni par des aimants en néodyme) pour reproduire les hautes fréquences. Le développement des tweeters à ruban a plus ou moins suivi le développement des microphones à ruban. Le ruban est en matériau très léger et donc capable d’une accélération très élevée et d’une réponse en haute fréquence étendue. Les rubans ont traditionnellement été incapables de produire un rendement élevé (de grands espaces magnétiques conduisant à un mauvais couplage magnétique en sont la principale raison). Mais les versions plus puissantes des tweeters à ruban deviennent courantes dans les systèmes de réseau de lignes de sonorisation à grande échelle, qui peuvent servir des milliers de personnes. Ils sont attrayants dans ces applications car presque tous les tweeters à ruban présentent intrinsèquement des propriétés directionnelles utiles, avec une dispersion horizontale très large (couverture) et une dispersion verticale très serrée. Ces haut-parleurs peuvent facilement être empilés verticalement, créant un réseau de lignes à haute fréquence qui produit des niveaux de pression acoustique élevés beaucoup plus éloignés des emplacements des haut-parleurs que les tweeters conventionnels.
Tweeter planar-magnétiquedit
Certains concepteurs de haut-parleurs utilisent un tweeter planar-magnétique, parfois appelé un quasi-ruban. Les tweeters magnétiques planaires sont généralement moins chers que les vrais tweeters à ruban, mais ne sont pas exactement équivalents car un ruban en feuille métallique est plus léger que le diaphragme d’un tweeter magnétique planaire et les structures magnétiques sont différentes. Habituellement, un mince morceau de film PET ou de plastique avec un fil de bobine mobile tournant plusieurs fois verticalement sur le matériau est utilisé. La structure de l’aimant est moins chère que pour les tweeters à ruban.
tweeterEdit électrostatique
Un tweeter électrostatique fonctionne selon les mêmes principes qu’un haut-parleur électrostatique à gamme complète ou une paire d’écouteurs électrostatiques. Ce type d’enceinte utilise un diaphragme mince (généralement en plastique et typiquement en film PET), avec un revêtement conducteur mince, suspendu entre deux écrans ou des tôles perforées, appelées stators.
La sortie de l’amplificateur de commande est appliquée au primaire d’un transformateur élévateur avec un secondaire à prise centrale, et une très haute tension – plusieurs centaines à plusieurs milliers de volts – est appliquée entre le robinet central du transformateur et le diaphragme. L’électrostatique de ce type comprend nécessairement une alimentation haute tension pour fournir la haute tension utilisée. Les stators sont connectés aux bornes restantes du transformateur. Lorsqu’un signal audio est appliqué au primaire du transformateur, les stators sont déphasés à 180 degrés, attirant et repoussant alternativement le diaphragme.
Une façon inhabituelle de piloter un haut-parleur électrostatique sans transformateur consiste à connecter les plaques d’un amplificateur à tube à vide push-pull directement aux stators et à l’alimentation haute tension entre le diaphragme et la masse.
Les électrostatiques ont réduit la distorsion harmonique d’ordre pair en raison de leur conception push-pull. Ils ont également une distorsion de phase minimale. La conception est assez ancienne (les brevets originaux datent des années 1930), mais occupe un très petit segment du marché en raison des coûts élevés, de la faible efficacité, de la grande taille pour les conceptions de gamme complète et de la fragilité.
tweeterEdit AMT
Le tweeter à transformateur de mouvement d’air fonctionne en expulsant l’air perpendiculairement du diaphragme plissé. Son diaphragme est constitué de plis pliés de film (généralement un film PET) autour d’entretoises en aluminium maintenues dans un fort champ magnétique. Au cours des dernières décennies, ESS de Californie a produit une série de haut-parleurs hybrides utilisant de tels tweeters, ainsi que des woofers conventionnels, les appelant transducteurs Heil d’après leur inventeur, Oskar Heil. Ils sont capables de niveaux de sortie considérables et sont un peu plus robustes que l’électrostatique ou les rubans, mais ont des éléments mobiles similaires de faible masse.
La plupart des pilotes AMT actuels utilisés aujourd’hui sont similaires en termes d’efficacité et de réponse en fréquence aux conceptions originales d’Oskar Heil des années 1970.
tweeterEdit en corne
Un tweeter en corne est l’un des tweeters ci-dessus couplés à une structure évasée ou en corne. Les cornes sont utilisées à deux fins— contrôler la dispersion et coupler le diaphragme du tweeter à l’air pour une efficacité accrue. Dans les deux cas, le tweeter est généralement appelé pilote de compression et est très différent des types de tweeters les plus courants (voir ci-dessus). Correctement utilisé, un klaxon améliore la réponse hors axe du tweeter en contrôlant (c’est-à-dire en réduisant) la directivité du tweeter. Il peut également améliorer l’efficacité du tweeter en couplant l’impédance acoustique relativement élevée du haut-parleur à l’impédance inférieure de l’air. Plus la corne est grande, plus les fréquences auxquelles elle peut fonctionner sont basses, car de grandes cornes assurent le couplage à l’air à des fréquences plus basses. Il existe différents types de cornes, y compris la directivité radiale et constante (CD). Les tweeters à corne peuvent avoir une signature sonore quelque peu « différente » des tweeters à dôme simples. Des klaxons mal conçus, ou mal croisés, ont des problèmes prévisibles dans la précision de leur sortie et la charge qu’ils présentent à l’amplificateur. Peut-être préoccupés par l’image de klaxons mal conçus, certains fabricants utilisent des tweeters chargés de klaxons, mais évitent d’utiliser le terme. Leurs euphémismes incluent « ouverture elliptique » « Semi-corne » et « Directivité contrôlée ». Il s’agit néanmoins d’une forme de chargement en corne.
tweeterEdit Plasma ou ionique
Comme le gaz ionisé est chargé électriquement et peut donc être manipulé par un champ électrique variable, il est possible d’utiliser une petite sphère de plasma comme tweeter. Ces tweeters sont appelés tweeter « plasma » ou tweeter « ion ». Ils sont plus complexes que les autres tweeters (la génération de plasma n’est pas nécessaire dans d’autres types), mais offrent l’avantage que la masse mobile est de manière optimale faible, et donc très sensible à l’entrée du signal. Ces types de tweeters ne sont pas capables d’une sortie élevée, ni d’une reproduction autre que très haute fréquence, et sont donc généralement utilisés au niveau de la gorge d’une structure de klaxon pour gérer les niveaux de sortie utilisables. Un inconvénient est que l’arc de plasma produit généralement de l’ozone, un gaz toxique, en petites quantités comme sous-produit. Pour cette raison, les haut-parleurs « magnasphères » de fabrication allemande ont été interdits d’importation aux États-Unis dans les années 1980.
Dans le passé, le fournisseur dominant était DuKane près de St Louis aux États-Unis, qui fabriquait l’Ionovac; également vendu dans une variante britannique sous le nom d’Ionophane. Electro-Voice a fait un modèle pendant une courte période sous licence de DuKane. Ces premiers modèles étaient difficiles et nécessitaient un remplacement régulier de la cellule dans laquelle le plasma était généré (l’unité DuKane utilisait une cellule de quartz usinée avec précision). En conséquence, ils étaient des unités coûteuses par rapport à d’autres conceptions. Ceux qui ont entendu les Ionovacs rapportent que, dans un système de haut-parleurs judicieusement conçu, les aigus étaient « aérés » et très détaillés, bien qu’un rendement élevé n’était pas possible.
Dans les années 1980, le haut-parleur Plasmatronics utilisait également un tweeter à plasma, bien que le fabricant ne soit pas resté très longtemps en activité et que très peu de ces unités complexes aient été vendues.