音箱设计要素简介

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所属分类:音频杂谈
分频:

音箱里的附件很少,但作用都非常关键,分频器就是其中之一。

分频器用来做啥?这要从声音的多路重放说起。中学物理课时你们老师站在讲台上大声说:“同学们,声音的频率范围大约从20Hz到20000Hz。”还记得吗?OK,音箱的任务就是要尽量完整地播放出整个音频范围的声音,当然,低频端要达到20Hz比较困难一点,但一般也应达到40-50Hz。

另一方面,限于目前的技术,用一只喇叭来覆盖40-20000Hz的频率范围相当困难,解决的办法是用多只喇叭分段重放,低频段用低音喇叭,中频段用中音喇叭,不用说,高频段当然就用高音喇叭喽。三段组合起来,就能重放接近完整的音频范围,这就是所谓的三分频音箱。当然不一定非得分三段,分两段或者四段、五段也可以,但原理上跟分三段是一样的。

频率覆盖的问题解决了,可普通的功放每声道只有一个输出口,输出的是全频带信号,怎么跟低、中、高音三只喇叭连接呢?这就需要使用分频器。分频器的作用就象一个过滤器,将功放送来的全频带信号过滤成低音、中音、高音三路,让各路的输出信号与各自对应的喇叭相连,大家河水不犯井水。

不用分频器,直接把各路喇叭与功放并接起来可以吗?不可以!那样会造成很严重的相互干扰,例如高音喇叭中串入不需要的大功率低音信号,导致声音失真,甚至烧毁喇叭单元。

分频器在设计或选用上还有几个必需遵守的准则,否则不是无法正常工作,就是严重破坏声音的效果。第一是分频器有二路、三路、四路甚至更多路之分,几分频的音箱设计就选几路输出的分频器;第二,分频器的关键参数是分频点,即两个相邻频段的频率交叉点,需要根据喇叭的频响特性来确定;第三,分频器的另一个重要特性是分频点之外的衰减斜率,也需要根据喇叭的频响特性来确定;第四,分频器的每一路输出都有一个标称的负载阻抗,必需和配接的喇叭阻抗一致。一个小小的分频器竟然包含这么多内容,没想到吧?

倒相管:

是音箱里面的另一个附件,其实就是一截空心管,通常用PVC材料制成,也有的是金属管或硬纸管,只要内径和长度相同,效果都是一样的。倒相管通过音箱前面板(术语叫障板)或后背板的一个出口与外界空间相通,那个出口就是倒相孔。

倒相管不是所有的音箱都有,只有倒相式音箱才用,而密闭式音箱(就是箱体上没有任何开口的音箱)是不用倒相管的。倒相管有什么用呢?顾名思义,倒相管就是用在倒相式音箱上,起低频声波倒相作用的。

原来,低音喇叭的振膜在前后振动的时候,除了要朝前方(箱外)辐射声波之外,也会朝箱内辐射声波。如果是密闭音箱,朝箱内辐射的这部分声波能量就浪费了,喇叭的电-声转换效率本来就低得可怜,通常只有百分之几,这样浪费实在很可惜,因此有人就想到在箱体上开个孔,把辐射到箱内的低频声波再释放出来。

随便挖个孔可不行,因为振膜前后辐射的声波相位正好相反,如果直接放出来,总的低频能量不但不能加强,反而会被抵消削弱。所以必需想办法把辐射到箱内的声波相位再颠倒一次,即反转180度,这样就和喇叭前向辐射的声波同相了。倒相管就是起这个作用的。只要精心选择倒相管的内径和管子的长度,就能使声波在设计者所需的特定频率上实现180度的相位反转。显然,如果胡乱找一截管子插到音箱上,十有八九都会使音箱的低频响应变坏。

吸音棉

音箱里面还有什么?通常还会有一些象海绵一样的东西,叫吸音棉,作用是吸收箱内有害的驻波,同时还能使箱体的等效容积加大,所以如果音箱制作完成后,发现容积设计得不太理想,可以用增减吸音棉的办法来实现微调。吸音棉是通称,一般采用玻璃纤维棉或者建筑上使用的矿渣棉,当然也有用海绵的,不过海绵的吸音效果不理想。

箱体构造

音箱里面的构造有简单有复杂,最简单的就是一个空箱,里面什么结构也没有;有些会钉上一些木条或隔板,起加固箱体的作用;还有很复杂的结构:音箱内部被纵横交错的隔板分成很多小空间,这些小空间一般是相互连通的。这样做的目的一是加固箱体,二是可以抑制箱内的谐振现象,让声音更干净,例如B&W音箱的矩阵结构就是如此。

喇叭布局

最后一个问题,关于喇叭的布局,原则上怎么排布都可以的,并没有固定的模式。习惯上是低音在下,高音和中音在上(高音和中音的位置关系可能有多种,可以高音在中音上,也可以中音在高音上,还有两者左右并排的),然而也有不按常理出牌的。例如丹拿以前的旗舰Consequence就反其道行之,最大的低音在最上面,一个个排下来,高音单元在最下边,尽管看起来十分别扭,但效果却惊人的好。所以说,喇叭怎么布局并不重要,只要效果好就行了。

 

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