Cancelación de Delante-Atrás

Mientras que la superficie frontal del cono de un altavoz está empujando hacia adelante para crear una onda de sonido por el aumento de la presión del aire, la superficie posterior del cono está bajando la presión del aire. Dado que las longitudes de onda de sonido de baja frecuencia son grandes en comparación con el tamaño del altavoz, y puesto que esas frecuencias bajas se difractan fácilmente alrededor del cono del altavoz, la onda de sonido de la parte posterior del cono tenderá a cancelar la de la parte frontal del cono. Para la mayoría de las frecuencias bajas, la longitud de onda es mucho más larga que el diámetro de los altavoces, la diferencia de fase alcanza 180º, por lo que hay una severa pérdida de bajos debido a esta cancelación de adelante-atrás.

Esta es una de las razones por las que incluso el mejor altavoz de tipo cono, debe tener un cerramiento para producir un buen sonido.

Resonancia del Altavoz

Los altavoces de tipo cono de radiación directa deben ser montado de manera que están libres para vibrar. Este montaje es elástico, por lo que hay una frecuencia propia de resonancia del conjunto cono altavoz, -como en una masa sobre un muelle-. Esta frecuencia de resonancia del cono libre, distorsiona el sonido al responder con más fuerza a las señales cerca de su frecuencia de vibración natural. Esta respuesta no uniforme cambia el contenido de frecuencia en función de las intensidades relativas de los armónicos y por tanto cambia el timbre del sonido. Como el cono no está amortiguado, tiende a producir "zumbido" o "resaca" en frecuencias cercanas a la resonancia. Si la resonancia está en el intervalo de bajos, el bajo estará "retumbante".

Acoplamiento del Altavoz al Aire

¿Cuan difícil es empujar un pañuelo? No es muy difícil, ya que ofrece muy poca resistencia. Un altavoz tiene un problema similar cuando trata de empujar la energía del sonido en el aire. En el lenguaje habitual se dice que el altavoz tiene un pobre "acoplamiento de impedancia" al aire.

Un altavoz sin un encajonamiento hace un trabajo muy pobre en la producción de sonidos cuyas longitudes de onda sean más largas que el diámetro del altavoz. En un altavoz de 8 pulgadas, su diámetro es igual a la longitud de onda alrededor de 1700 Hz. Incluso para un altavoz de 16 pulgadas, el diámetro es igual a la longitud de onda de 850 Hz. Además de la severa pérdida de bajos, la eficiencia global de tales altavoces es baja, aproximadamente 3-5% en comparación con 25-50% de los bien diseñados altavoces de tipo bocina

Acoplamiento del Altavoz al Aire

Una de las razones de la baja eficiencia de los altavoces de tipo de cono de radiación directa, es el pobre acoplamiento de impedancia al aire que está manejando. La impedancia que ofrece el aire al movimiento de un cono de altavoz puede ser modelado mecánicamente. La impedancia acústica específica del aire libre es de aproximadamente 42 ohmios por centímetro cuadrado. Para una eficiencia óptima de la resistencia a la radiación del cono del altavoz, también debería ser 42 ohmios/cm², pero para longitudes de onda de sonido más largas que el diámetro del altavoz, esta impedancia cae rápidamente. Cuanto menor sea el altavoz, más pobre es su producción de baja frecuencia.

Un altavoz sin una caja hace un trabajo muy pobre en la producción de sonidos cuyas longitudes de onda sean más largas que el diámetro del altavoz. En un altavoz de 8 pulgadas, el diámetro del altavoz es igual a la longitud de onda, alrededor de 1700 Hz. Incluso para un altavoz de 16 pulgadas, el diámetro es igual a la longitud de onda de 850 Hz.

Esta es una de las razones por las que incluso el mejor altavoz de tipo cono, debe tener un encajonamiento para producir un buen sonido. La caja aumenta el tamaño efectivo del altavoz.