Un haut-parleur à pavillon est un haut-parleur ou un élément de haut-parleur qui utilise un pavillon acoustique pour augmenter l'efficacité globale du ou des éléments d'entraînement. Une forme courante (figure à droite) consiste en un moteur à chambre de compression qui produit des ondes sonores à l'aide d'un petit diaphragme métallique mis en vibration par un électroaimant, fixé à un pavillon, un conduit évasé pour conduire les ondes sonores à l'air libre. Un autre type est un haut-parleur de graves monté dans une enceinte de haut-parleur qui est divisée par des cloisons internes pour former un conduit évasé en zigzag qui fonctionne comme un pavillon ; ce type est appelé haut-parleur à pavillon replié. Le pavillon sert à améliorer l'efficacité du couplage entre le haut-parleur et l'air. Le pavillon peut être considéré comme un « transformateur acoustique » qui assure l'adaptation d'impédance entre le matériau relativement dense du diaphragme et l'air moins dense. Il en résulte une plus grande puissance de sortie acoustique pour un haut-parleur donné.
La partie étroite du pavillon située proche du haut-parleur est appelée « gorge » et la grande extrémité, la plus éloignée du haut-parleur, est appelée « bouche »Henricksen, Loudspeakers, Enclosures, and Headphones, 446.. La couverture angulaire (diagramme de rayonnement) du pavillon est déterminée par la forme et l'évasement de la bouche. L'un des principaux problèmes des haut-parleurs à pavillon est que le diagramme de rayonnement varie avec la fréquence ; le son à haute fréquence a tendance à être émis en faisceaux étroits avec une mauvaise performance en dehors de l'axe principal.. Des améliorations significatives ont été apportées, à commencer par le pavillon à « directivité constante » inventé en 1975 par .
Le principal avantage des haut-parleurs à pavillon est qu'ils sont plus efficaces ; ils peuvent généralement produire environ 3 fois (10 dB)... plus de puissance sonore qu'un haut-parleur conique à partir d'une sortie d'amplificateur donnée. Par conséquent, les pavillons sont largement utilisés dans les systèmes de sonorisation, les mégaphones et les systèmes de sonorisation pour les grandes salles comme les théâtres, les auditoriums et les stades de sport. Leur inconvénient est que leur réponse en fréquence est plus irrégulière en raison des pics de résonance, et que les pavillons ont une fréquence de coupure en dessous de laquelle leur réponse chute. (La fréquence de coupure correspond à la longueur d'onde égale à la circonférence de la bouche du pavillon.). Pour obtenir une réponse adéquate aux basses fréquences, les haut-parleurs à pavillon doivent être très grands et encombrants, ils sont donc plus souvent utilisés pour les moyennes et hautes fréquences. Les premiers haut-parleurs pratiques, introduits au début du , étaient des haut-parleurs à pavillon. En raison du développement, au cours des dernières décennies, des haut-parleurs à cône, qui ont parfois une réponse en fréquence plus plate, et de la disponibilité d'amplificateurs peu coûteux, l'utilisation des haut-parleurs à pavillon dans les systèmes audio haute fidélité a diminué au cours des dernières décennies.
Fonctionnement vignette|gauche|Divers prototypes de pavillons dans le laboratoire de , le concepteur en chef des cornets de Thomas Edison. De 1888 à 1925 environ, un pavillon était utilisé pour concentrer les ondes sonores lors de l'enregistrement sur des cylindres phonographiques, et un autre pavillon était utilisé pour amplifier les enregistrements lors de la lecture. Un pavillon acoustique convertit de grandes variations de pression avec une petite surface de déplacement en une faible variation de pression avec une grande surface de déplacement et vice versa. Il y parvient grâce à l'augmentation progressive, souvent exponentielle, de la section transversale du pavillon. La petite section transversale du col limite le passage de l'air et présente donc une impédance acoustique élevée au conducteur. Cela permet au haut-parleur de développer une pression élevée pour un déplacement donné. Par conséquent, les ondes sonores au niveau du col sont de haute pression et de faible déplacement. La forme effilée du pavillon permet aux ondes sonores de se décompresser progressivement et d'augmenter leur déplacement jusqu'à ce qu'elles atteignent la bouche où elles ont une faible pression mais un grand déplacement BjørnKolbrek, (2008). "Horn Theory: An Introduction". Part 1, Part 2. AudioXpress magazine. Consulté le 19 mai 2017..
Historique de la technologie vignette|250px|right|Francis Barraud, peinture originale de Nipper regardant dans un phonographe à cylindre de Edison Bell. La physique (et les mathématiques) du fonctionnement des pavillons ont été développées pendant de nombreuses années, atteignant une sophistication considérable avant la Seconde Guerre mondiale. Les premiers haut-parleurs à pavillon les plus connus étaient ceux des phonographes mécaniques, où le disque déplaçait une lourde aiguille en métal qui excitait les vibrations d'un petit métallique qui servait de moteur à un pavillon. Un exemple célèbre est le pavillon par lequel Nipper le chien RCA entendait la voix de son maître. Le pavillon améliore la charge et obtient ainsi un meilleur « couplage » de l'énergie du diaphragme dans l'air, et les variations de pression deviennent donc plus faibles à mesure que le volume se dilate et que le son monte dans le pavillon. Ce type d'adaptation mécanique de l'impédance était absolument nécessaire à l'époque de la reproduction sonore préélectrique pour obtenir un niveau sonore utilisable.
Porte-voix vignette|left|Un Porte-voix conique pliable avec un pavillon évasé amovible. Ce pavillon a été breveté en 1901 pour la lecture des disques de gramophone.
Le porte-voix, un simple cône fait de papier ou d'un autre matériau flexible, est le pavillon acoustique le plus ancien et le plus simple, utilisé avant les haut-parleurs comme amplificateur acoustique passif pour les phonographes mécaniques et pour la voix humaine ; il est encore utilisé par les pom-pom girls et les sauveteurs. Comme la forme de la section conique décrit une partie d'une sphère parfaite de son rayonné, les cônes n'ont aucune distorsion de phase ou d'amplitude du front d'onde. Les petits pavillons utilisés dans les phonographes et comme haut-parleurs n'étaient pas assez longs pour reproduire les basses fréquences de la musique ; ils avaient une fréquence de coupure élevée qui atténuait les deux octaves inférieures du spectre sonore, donnant au mégaphone un son tinté caractéristique.
Pavillon exponentiel vignette |Haut-parleur à trois voies Klipsch de la fin des années 1970 employant un pavillon exponentiel différent à chaque bande passante.
Le pavillon exponentiel possède une propriété de charge acoustique qui permet au haut-parleur de rester équilibré en niveau de sortie sur toute sa gamme de fréquences. Les avantages de cette conception ont été publiés pour la première fois par C.R. Hanna et J. Slepian en 1924 pour l'American Institute of Electrical Engineers (AIEE). Un inconvénient majeur est que le pavillon exponentiel permet un rétrécissement du diagramme de rayonnement au fur et à mesure que la fréquence augmente, ce qui donne un « rayonnement » de haute fréquence sur l'axe et un son terne hors de l'axe. Une autre préoccupation est qu'un col de petit diamètre est nécessaire pour une efficacité élevée aux hautes fréquences, mais qu'un col plus large est meilleur pour les basses fréquences. Une solution commune est d'utiliser deux ou plusieurs pavillons, chacun avec la taille de gorge, la taille de bouche et le taux d'évasement appropriés pour la meilleure performance dans une gamme de fréquences sélectionnée, avec un chevauchement suffisant entre les gammes de fréquences pour fournir une transition douce entre les pavillons. Une autre solution essayée à la fin des années 1930 par de RCA consistait à utiliser plusieurs taux d'évasement exponentiels, soit en connectant en série des cornets de plus en plus grands, soit en subdivisant l'intérieur d'un seul cornet. Les pavillons exponentiels continuent d'être utilisés par certains concepteurs, et dans certaines applications.
Pavillon multicell vignette|gauche|Pavillon multicellulaire haute fréquence modèle 808 (en haut) et woofer à cône modèle 815 (en bas) de Lansing
Un certain nombre de pavillons symétriques, à dispersion étroite, généralement exponentiels, peuvent être combinés dans un réseau piloté par un seul pilote pour produire des pavillons multicellulaires. Breveté en 1936 par Edward C. Wente de Western Electric Company., les pavillons multicellulaires sont utilisés dans les haut-parleurs depuis 1933 pour résoudre le problème de la directivité aux fréquences supérieures, et ils fournissent une excellente charge en basse fréquence. Leur contrôle directionnel commence à rayonner à la fois verticalement et horizontalement au milieu de leur gamme de fréquences cible, se rétrécissant davantage aux hautes fréquences avec des changements de niveau aussi importants que entre les lobes. Les pavillons multicellulaires sont complexes et difficiles à fabriquer et ont donc un coût associé plus élevé. Ils ont persisté dans les applications de sonorisation pendant de nombreuses années parce que, même avec leurs défauts, ils sonnaient très bien, et le font encore avec une conception compétitiveHenricksen, Loudspeakers, Enclosures, and Headphones, 454.. Le pilote coaxial révolutionnaire, les . 601 et 604, a utilisé un pavillon multicellulaire pour sa composante haute fréquence de 1943 à 1998Audioheritage. Altec Duplex.
Pavillon radial, sectoriel, et diffraction
Les pavillons radiaux ont deux surfaces basées sur un taux d'évasement exponentiel, et deux parois droites qui déterminent le motif de sortie. Le pavillon radial présente une partie du rayonnement du pavillon exponentiel. Les pavillons sectoriels d'Altec étaient des pavillons radiaux avec des ailettes placées dans la bouche du pavillon dans le but déclaré de contrôler le motif. Pour faciliter le montage sur les enceintes, des pavillons radiaux à front plat ont été utilisés, par exemple par Community dans leur pavillon haute fréquence SQ 90Henricksen, Loudspeakers, Enclosures, and Headphones, 453.. Le pavillon de diffraction ou "Smith" de JBL était une variation de la conception radiale, utilisant une très petite dimension verticale à l'embouchure comme méthode pour éviter le rayonnement horizontal dans les moyennes fréquences des pavillons radiaux qui ont une plus grande dimension verticale à l'embouchure.
Le pavillon à diffraction a été populaire dans les conceptions de moniteurs et pour les applications de sonorisation en champ proche qui bénéficient de son motif de dispersion horizontale largeEargle, JBL Audio Engineering for Sound Reinforcement, 137.. De manière contre-intuitive, la dimension verticale étroite a fourni un motif de sortie vertical expansif approchant 90° pour les fréquences d'une longueur d'onde égale à la dimension verticale étroite. Une très petite version du pavillon à diffraction a été conçue en 1991 dans le transducteur ultra-haute fréquence JBL modèle 2405H, donnant un diagramme de sortie de 90° x 35° à JBL Professional. Publications. Informations sur les produits abandonnés. JBL 2405H Ultra-High Frequency Transducer.
Pavillon Tractrix