Khi đã tìm được cách để tạo ra nguồn công suất lớn, không cần phụ thuộc vào tai nghe, lúc này người ta mới bắt đầu giải quyết các vấn đề liên quan đến đáp tuyến tần số.
Ngoài những nghiên cứu đang được tiến hành tại General Electric, Paul Voigt (1901 – 1981) cũng phát triển một thứ tương tự tại công ty Edison Bell. Cho đến năm 1924, ông đã hoàn thành được một chiếc nam châm điện khổng lồ nặng tới 35kg, sử dụng nguồn cung cấp điện lên tới 250 watt. Hai năm sau đó, Paul kết nối chiếc nam châm này với một họng kèn Tractrix, vô tình hồi sinh lại sự quan tâm của công chúng với loa kèn. Lý do ông dùng họng kèn là bởi nó có khả năng cải thiện độ nhạy cũng như âm thanh xuất ra của loa cuộn dây động một cách đáng kể. Bên cạnh đó, nếu thiết kế chuẩn xác, hệ thống này sẽ không xuất hiện loại nhiễu âm sắc đặc trưng ở những loa kèn cũ. Sau đó, Voigt chuyển sang dùng nam châm vĩnh cửu, kết hợp 3.5kg Ticonal với 9kg sắt mềm để tạo thành một hệ thống đồ sộ, từ đó mở đường cho việc dùng nam châm vĩnh cửu để tạo ra âm thanh với âm lượng lớn mà chúng ta vẫn thường thấy ngày nay.
Gillbert Briggs, cha đẻ của thương hiệu loa Anh huyền thoại Wharfedale đã viết trong cuốn sách năm 1953 của ông như sau: “Để tạo ra một chiếc loa cuộn dây động xử lý được các dải từ 80 đến 8000 vòng (Hz) mà không có suy hao nghiêm trọng nào thực ra rất dễ, nhưng mở rộng lên phạm vi từ 30 vòng đến 15000 vòng sẽ xuất hiện một vài vấn đề. Các dải bass trở nên kém nhạy chủ yếu do kháng tỏa chỉ ở mức thấp (low radiation resistance), trong khi trọng lượng của hệ thống rung (màng loa) làm hạn chế độ nhạy của các dải tần số cao nhất.”
Cho đến nay, những vấn đề mà Gillbert Briggs vẫn còn tồn tại. Đối với các dải trầm, driver màng nón di chuyển tương đối chậm, không khí tương tác với màng loa liên tục bị thoát ra, sau đó được kéo lại khi màng nón đảo chiều chuyển động. Chỉ có những sóng áp lực với độ nhạy thấp và tương đối yếu là được phát ra. Cách duy nhất để tăng sự tiếp xúc giữa không khí với màng nón tại các tần số thấp một cách hiệu quả là thiết kế màng nón thật lớn để không khí không bị thoát ra quá dễ dàng, hoặc giữ không khí lại trong một họng kèn có miệng loe rộng dần, được đặt trực tiếp ở phía trước màng loa. Tuy nhiên, cả hai cách này đều có tác động rất không tốt đến đáp tuyến tần số các dải cao của loa. Đối với màng nón, để có thể rung được ở tần số 20kHz, nó sẽ phải đảo hướng 40 nghìn lần trong 1 giây. Nếu như màng nón có khối lượng quá lớn để có thể đáp ứng được các dải trầm, quán tính chuyển động của nó sẽ rất lớn. Để có thể đáp ứng được bất cứ tăng giảm tốc độ đột ngột nào, nguồn năng lượng vào cuộn dây cho loa cũng sẽ phải rất lớn – dẫn đến việc mất độ nhạy theo như quan điểm của Briggs.
Bề mặt driver quá rộng cũng là một vấn đề khi xét đến hướng tính của đáp tuyến các dải cao. Như vậy, có thể thấy rằng để tạo ra một driver loa có thể mở rộng từ 20Hz đến 20kHz cực kỳ phức tạp, bởi khi ấy khả năng tỏa âm ở phạm vi dải này sẽ xung đột với các dải ở đầu bên kia (chơi tốt dải trầm thì sẽ khó chơi tốt các dải cao và ngược lại).
Bước sóng trong không khí của một âm thanh với tần số 20Hz có độ dài khoảng 17m. Trong khi đó, cùng điều kiện, một bước sóng ở tần số 20kHz chỉ dài khoảng 1.7cm. Tỉ lệ ở đây là 1/1000. Đối với các thiết bị âm thanh chất lượng cao, với băng thông rất rộng, yêu cầu đặt ra cho loa là có thể tái tạo được tất cả các dải tần số với mức độ đồng nhất cao. Như vậy, dạng sóng được tạo ra vẫn phải nguyên hình dạng, chỉ khác về mặt kích thước với tỉ lệ về công suất (tín hiệu gốc/tín hiệu được khuếch đại) có thể lên tới 1/10 tỷ, trong khi lượng tín hiệu giả (méo phi tuyến) chỉ chiếm chưa đến 1 phần trăm. Đó là một yêu cầu rất cao. Trên thực tế, với chỉ một driver duy nhất, chúng ta không tạo ra được mức áp suất âm thanh cần thiết cho toàn bộ khoảng tần số yêu cầu. Do đó, cho đến ngày nay, gần như không có mẫu loa cao cấp nào được thiết kế dưới dạng toàn dải chỉ có 1 driver. Ngay cả những loa toàn dải được đánh giá cao hiện nay vẫn phải sử dụng một màng nón whizzer cone để hỗ trợ thêm cho các dải cao.
Bạn có thể xem thêm phần khác tại đây
Bước phát triển của loa trong những ngày đầu tiên (phần 1)
Nguyễn Hào
Các bạn có thể tham khảo các sản phẩm khác tại đây
