喇叭原理和发展历

1 一种管乐器 上细下粗 多用铜制成 俗称号筒 管乐器 上细下粗 最下端的口部向四周张开 可以放大声音 明 戚继光 纪效新书 号令 凡喇叭吹摆队伍 是要各兵即于行次 每哨一聚 二十年目睹之怪现状 第六八回 忽然耳边听见哈打打 哈打打的一阵喇叭响 茅盾 色盲 喇叭吹出嘹亮的音符 一个个飞来撞着 林白霜 的耳膜 2 一种电声元件 其作用是将电信号转换为声音 也叫扬声器 巴金 灭亡 一 车夫 先按一下喇叭 接着就开起车 走了 魏巍 东方 第四部第十六章 在这危急的时刻 忽然听见前面左山腿上广播喇叭一阵嗞嗞喇喇地怪响 3 喻替人鼓吹 宣传的人 茅盾 子夜 八 亏你还说 韩孟翔 够朋友 够什么朋友呀 他是赵伯韬的喇叭 编编辑辑本本段段 发发展展历历史史 早在 1877 年 德国西门子公司的 Erenst Verner 就根据佛莱明左手定律 获得动圈式喇叭的专利 1898 年 英国 Oliver Lodge 爵士进一步依照电话传声筒的原理发明了锥盆喇叭 与我们所熟悉的现代喇叭十分类似 Lodge 爵士称为 咆哮的电话 不过这个发明却无法运用 因为直到1906 年 Lee De Forest 才发明了三极真空管 而制成可用的扩大机又是好几年以后的 事 所以锥盆喇叭要到 1930 年代才逐渐普及起来 另一个原因是1921 年以电气方式录制的新唱片问世了 它比传统机械式刻 制的唱片有更好的动态范围 最大到30dB 逼得人们不得不设法改良喇叭特性以为配合 1923 年 贝尔实验室决定要发展 完善的音乐再生系统 包括新式的唱机与喇叭 立体声录音与MC 唱头 立体声刻片方式等 就在这波行动中被发明出来 研发 喇叭的重责大任 落在 C W Rice 与 E W Kellogg 两位工程师身上 他们所使用的设备都是当时人前所未见的 包括一台20 0 瓦的真空管扩大机 许多贝尔实验室自己完成的录音 以历年来贝尔实验室发展出来的各种喇叭 像是 Lodge 的锥盆喇叭 雏形 用振膜瓣控制压缩气流的压缩空气喇叭 电晕放电式喇叭 今天叫电离子驱动器 以及静电喇叭 没多久 Rice 与 Kellogg 从众多样式中挑选出两种设计 锥盆式与静电式 这一个决定使喇叭发展方向从此一分而二 传 统式与创新式 动圈式喇叭动圈式喇叭是从舌簧喇叭的基础演变而来 在环状磁铁中间有一个圆筒型线圈 线圈前端直接固定纸盆 或振膜上 但线圈中通过音频电流 磁场受到变化 线圈就会前后移动而牵动纸盆发声 动圈式喇叭问世之初由于永久磁铁强度难 以配合 所以多采用电磁式设计 在磁铁中另外缠绕一个线圈来产生磁场 这种设计曾流行廿年之久 但电磁喇叭有它的问题 比 如通过电磁线圈的直流脉冲容易产生60Hz 与 120Hz 的交流声干扰 而电磁线圈的电流强度随音频讯号而变动 造成新的不稳定 因素 1930 年代经济大萧条期间 爱迪生留声机公司倒闭了 其它人也好不到哪去 需要扩大机驱动的喇叭因此推广不顺 老V ictorla 留声机直到二次世界大战前都还很流行 二次战后经济起飞 各种新型音响配件成为抢手货 锥盆式喇叭再度受到严重考验 这段时间由于强力合金磁铁开发成功 动圈式喇叭由电磁式全部变成永久磁铁式 过去的缺点一扫而空 常用的除了天然磁铁钴 以外 还有 Alnico 与 Ferrite 磁铁 除了磁通密度外 天然磁铁的各种特性都较优越 近年来高级喇叭则采用钕磁铁 为配合L P 的问世 以及 Hi Fi 系统的进展 锥盆喇叭于是在纸盆材料上寻求改革 常见的像是以较厚重材料制造低音单体 轻而硬的振膜 当高音 或者把不同大小的喇叭组装成同轴单体 也有在高音前面加号筒变成压缩式号角高音喇叭 甚至有将高音号筒隐藏在低音 纸盆后面的设计 1965 年英国的 Harbeth 发明了真空成型 Bextrene 塑料振膜 是材料上的一大进步 这种柔软但阻尼系数 高的产品 在 KEF 与一些英国喇叭上仍可见到 后来Harbeth 还发明了聚丙烯塑料振膜 这种新材料有更高的内部阻尼系数 质量更轻 目前仍被许多喇叭采用 工程师设计喇叭时变成有两个思考方向 低音喇叭寻求音箱结构的突破 高音喇叭则进行单体 的改良 所以这个时候出现的一些新设计 几乎都是高音单体 比较成功的设计 就属静电喇叭了 静电喇叭前面提到贝尔实验室 的 Rice 与 Kellogg 实验喇叭 他们制造的静电喇叭大得像扇门板 振膜由猪大肠外包金箔构成 塑料还未为上市 当真空管的 光辉照耀 发亮的金色庞然大物具有催眠作用 加上实验室空气中充满猪肠腐臭味与臭氧味 两位科学家也许会想到 科学怪 人 与利用死人耳朵制成的贝尔 记音器 但开始发声后 它光彩夺目的声音与逼真的音色 简直让大家吓呆了 他们明白一 个崭新的时代已经来临了 不过Rice 与 Kellogg 在设计静电喇叭时遇到了无法克服的问题 需要有庞大的振膜才能再生完整的低 音 在技术难以突破的情况下 贝尔实验室只得转向锥盆喇叭发展 这一停滞使得静电喇叭沉寂了三十年 1947 年一位年轻的 海军军官 Arthur Janszen 受指派发展新的声纳探测设备 而这套设备需要很准确的喇叭 Janszen 发现锥盆喇叭并不线性 于 是他动手试做了静电喇叭 在塑料薄片上涂上导电漆当振膜 事后证明无论是相位或振幅表现都不同凡响 Janszen 继续研究 发现将定极板 Stator 绝缘可防止破坏作用的电弧效应 1952 年 Janszen 完成商业化生产的静电高音单体 与AR 的低 音单体搭配 是当时音响迷梦寐以求的最佳组合 1955 年 Peter Walker 在英国的 无线电世界 一连发表多篇有关静电喇叭 设计的文章 他认为静电喇叭与生俱来就有宽广平直的响应 以及极低的失真 失真度比当时的扩大机还低得多 1956 年 P eter Walker 的理想在 Quad ESL 喇叭上实现了 Quad 是以他早年一种扩大机 Quality Unit Amplifier Domestic 的缩写来命名 它的准确性被誉为鉴听新标准 不过仍有一些问题待克服 音量不足 阻抗负载令某些扩大机望而生畏 扩散性不足 承载功 率也有限 60 年代初期 Janszen 加入 KLH 公司为 KLH 9 的上市而努力 由于 KLH 9 的大尺寸化 解决了 Quad ESL 的问题 一直到当 1968 年 Infinity 公司成立前 KLH 9 静电喇叭都是最 Hi End 的产品 Janszen 的成就不仅于此 在他协助下 Ko ss Acoustech Dennesen 等静电喇叭陆续问世 Janszen 企业的首席设计师 Roger West 也自立创设了 Sound Lab 公司 当 Janszen 企业出售时 RTR 公司买下生产设备 推出 Servostatic 静电板 Infinity 的第一对喇叭就使用 RTR 的产品 J anszen 公司几经转手 却始终没有消失 今天喇叭王之一 Dave Wilson 的 WAMM 巨型系统 里面就用了部份 Janszen 所设计的静电板 静电喇叭的设计吸引许多厂商投入 比较有名的包括Acoustat Audio Static Beverage Dayton Wright Sound Lab Stax 与 Martin Logan 等 Acoustat X 本身附有真空管扩大机 可以输出高压讯号而不必使用升压器 Bever age 2SW 除了附有高电压扩大机 控制器 还有一对超低音 由于Beverage 2SW 两公尺高的振膜装在一个椭圆音箱中 利用 声波导板让声音由前方开口均匀传出 可以形成非常立体的音像 它的建议摆位是放在两侧墙边 然后面对面播放 Dayton Wright 的设计也很特殊 振膜装在以六氟化硫惰性气体密封的塑料袋内 用以增加喇叭的效率与输出音压 最贵的静电喇叭 要属 Mark Levinson 的 HQD 每一声道使用两具 Quad 静电喇叭 加上一个改良的带状高音与一个24 吋的低音增加频率两端延伸 配上三台 Mark Levinson ML 2 后级与电子分音器 要价 15 000 美金 当时真的是天价 Martin Logan 为解决大片振膜产 生低音的问题 近年来混和锥盆低音的一系列设计获得很大成功 再加上延迟线 声学透镜 波浪状振膜等新技术的引进 让静电 喇叭越来越可亲 相信它还会继续的存在 带带状状喇喇叭叭 1940 年末 一位年轻的加拿大发明家Gilbert Hobrough 使用扩大机时 一时大意在音乐播出中拆下喇叭线 并让发热的导 线靠近电线的接地端 这是很危险的动作 但Hobrough 惊讶的发现电线开始拌动 并发出音乐声 这个 具有增益的金属线 不久后才明白是静电效果 Hobrough 进一步研究 才知道 1910 年左右已经有人提出这个问题 1925 年在磁场内使用导电 金属片的喇叭已经于德国取得专利 当时人说这是带状喇叭 1920 年与 1930 年代分别有两种带状喇叭上市 不过昙花一现很 快就沉寂了 带状喇叭的原理是在两块磁铁中装设一条可以震动的金属带膜 当金属带通过电流 就会产生磁场变化而震动发声 在 Hobrough 重新发现带状喇叭时 Quad 创办人 Peter Walker 也在英国推销一种号角负载的带状高音 这个高音并不成功 反 而是 1960 年左右英国 Decca 推出很成功的带状高音 另一种类似的带状喇叭Kelly Ribbon 由 Irving Fried 引进美国 他将 K elly 高音配上传输线式低音而产生不错的效果 1970 年代 Dick Sequerra 为金字塔 Pyramid 发展的带状喇叭 首次扬弃号 角的设计 Hobrough 发现带状喇叭后的三十年中 他以经营空中绘图和靠着自动机械的专利贴补 持续进行研究 终于在19 78 年发展成功频率响应低至 400Hz 仍然平直的带状单体 当时产品只能到600Hz 并且不会融化 破碎或变形 失真则只有 1 Hobrough 与他的儿子 Theodore Hobrough 还获得一项专利 与带状高音搭配的多丙烯低音所使用的无谐振特殊音箱 不 过他们以 Jumetite Lab 为品牌所制造的喇叭 一心想以较低价格提供给大家使用 在市场上却没有红起来 后来包括加州柏克莱 的 VMPS Audio 爱荷华市 Gold Ribbon Concepts 麻州的 Apogee Corporation 都发展出比 Jumetite Lab 频宽更大的带 状喇叭系统 Gold Ribbon 制造了频宽最大的带状驱动器 200Hz 30KHz 它们不是用铝 而是以厚度仅1 微米 百万分之一公尺 的金制成振膜 不过最成功的 却是Apogee 公司 身兼艺术经纪人与音响玩家的Jason Bloom 加上他的岳父 Leo Spiegel 一个退休的航空工程师 共同组成Apogee 它们用古典带状驱动器负责中高音 100Hz 以下使用另一种准带状驱动器 近 年来也加入锥盆低音作混和设计 评价都相当的高 另外有一个带状喇叭家族的远亲 BES Bertagni Electroacoustic Sys tem 脉动振膜喇叭 BES 跟典型的静电喇叭或 Magneplanar 平面喇叭一样 都有一个开放的架子与一块平面振膜 声音向前后 辐射 不过 BES 不是很薄的金属板 而是厚度不一的泡沫塑料 外表有点像立体地图 BES 的设计使振膜表面有多种谐振模式 振膜的不同部份在不同的频率部份振动 振动的方式不是机械活塞式 倒像随着宽广音频而均匀振动的音叉 BES 的设计引 起很大争议 最后当然就不了了之了 平面喇叭在带状喇叭演化的过程中 衍变出一种平面动态喇叭 也称为假带状喇叭 它的问 世要归功于美国 3M 的工程师 Jim Winey Jim Winey 原本是业余音响爱好者 他很喜欢静电喇叭 但又觉得KLH 9 太过昂贵 应该有办法降低成本才对 有天他获得灵感 他发现用于冰箱门边的软性陶片磁铁 质量轻 成本低 切割制造容易 很适于做 磁性结构 这种磁铁可均匀的驱动扁平 宽大的整个振膜表面 可用在双极辐射型态的塑料振膜喇叭 Jim Winey 设计的喇叭 振膜上有许多细小的金属导线 金属线接收来自扩大机的讯号 并配合永久磁铁的磁场产生吸 推作用 1971 年 Winey 正 式推出新型态的喇叭 起初命名 静磁 Magnestatic 后来改名为 平面磁 Magneplanar Magneplanar 上市后得 到很大的回响 包括 Strathearn Wharfedale JVC Cerwin Vega Thorens 等公司纷纷发展不同型态的平面动态喇叭 其中 最有名的是 Infinity Infinity 推出的 Quantum Reference Standard 附有双扩大机与电子分音器 它不是用一整块振膜 而是由 许多小振膜组成 QRS 高两米 宽一米 一共有 20 个高音单体 其中 13 个向前 其余向后 垂直成一直线排列 中音则有三 个单体 也是垂直排列 加上一只15 吋低音 使得 QRS 可以发出极为震撼的音量 频率也超出可闻范围 后来的EMIT 高音 Electro Magnetic Induction 与 EMIM 中音 也是一种平面振膜 与后来Genesis 所用的高音已经不太一样 Genesis 的 高音可以视为带状单体与平面单体的混合设计 而中音部份Genesis 的大喇叭都采用带状单体 与 Infinity 分道扬镳 不过我们 可以看到 Infinity 从 IRS 所建立的巨型喇叭架构 这么多年来仍是Hi End 扬声器的最高典范 平面喇叭也有其限制 它的磁结构 使得只有磁场的边缘通量能与振膜上分布的 音圈 相互作用 因此效率都不高 到目前这个现象能然存在 再一方面 平面喇 叭所用的振膜比静电喇叭或带状喇叭都来得重 因此会限制它的频宽 过去只有Audire 一家公司使用全音域的平面驱动器 连 Magneplanar 自己的喇叭后来都改采带状单体的中高音 加上平面振膜低音组合而成 Burwen 与日本山叶曾利用平面振膜制成 耳机 Pioneer 则放弃磁性平板 改用高分子聚合物来制造耳机 但这些产品似乎都没有获得肯定 海耳喇叭非传统式喇叭中最成 功的要属海尔式设计 就在 Winey 完成第一个平面动态喇叭后不久 德国物理学家海尔 Oskar Heil 研究出一种很高雅的带 状喇叭变形物 他称为气动式变压器 Air Motion Transformer 海尔的发明与平面动态喇叭很像 使用一层很薄的塑料振膜 上面覆以导电的铝制 音圈 不过海尔式喇叭的振膜不是 拉紧的 而是打褶的 松松的挂在架子上 因此导线音圈位于一堆垂直磁铁的间隙内 当磁力交替挤压弯曲皱褶的振膜 再将它们 推开 空气就随着音频而挤压发声 这样的设计有很高的效率 振膜上的强大磁力可降低有效质量电抗或音频阻抗 这也是 气动式变压器 名称的由来 事实上这种喇叭就是声音变压器 跟号角一样 较低的有效质量使它的高频可以往上延伸 普通的海 尔驱动器有 300Hz 25kHz 的频宽 完全不需要等化 虽然海尔博士对自己的设计信心满满 认为自己的喇叭才是合理 别人的 喇叭都是奇特 但因为制造品质掌控不佳 低音单体的配合又过于简陋 所以海尔喇叭逐渐淡出市场 会冒火的离子喇叭当贝尔实 验室的 Rice 与 Kellogg 面对许多未知时 称为响弧 Singing Arc 或环形放电喇叭的怪物 大概是最令人敬畏的 早于1920 年代 无线电技术员就发现 用来调变发射机的高压电讯号有时会形成蓝色的球状发亮气体 广播的声音会从发亮的球体传出来 声音不大但很清楚 有人形容 简直很火舌一样 Rice 与 Kellogg 并没有认真去研究这个现象 因为这种发音装置频宽不足 还 会发出大量臭氧 1940 年代 法国核物理学家 Siegfried Klein 再度发现此现象 并尝试开发新的喇叭 1950 年他替新产品命 名为 离子喇叭 这种设计没有机械谐振 没有质量 有无限的顺服性 似乎是喇叭的一大突破 英国的Decca 法国 Aud ax 德国 Telefunken 英国 Fane 与日本 Realon 都纷纷投入离子喇叭的研究 但首先商业化上市的却是美国Dukane Electr o Voice 它们在 1962 年推出名为 Ionovac 的新产品 后来改由 American Audio Com 生产 持续了很长一段时间 至于 Siegfried Klein 本身并未参与生产 他继续研究 神奇的离子喇叭犹如烛光一样 可以朝它用力吹气而丝毫不损音乐播放 离子喇 叭的另一优点是效率很高 105dB 的音压只需 10 瓦的扩大机即可达成 频率响应也可降至1000Hz 左右 Siegfried Klein 的 设计由德国 Magant 生产 但美国禁止出售 因为臭氧量超过标准 而且另一个Hill Plasmatronic 的品牌也威胁 Magant 独占 地位 雷射物理学家 Alan Hill 所设计的 Plasmatronic 喇叭原理与 Siegfried Klein 的离子喇叭相同 使用一只装有特殊气体的石 英管产生放电现象 使空气电离而发出声音 最简单的说 它们的发声过程好象是闪电过后的雷鸣现象 这种喇叭高频特性极佳 但石英管寿命有限 每隔几个月就要补充氦气 成本又高 使用上并不方便 Hill 的离子喇叭频率从 700Hz 20kHz 在 10 呎外仍有 90dB 的音压 低音则交给传统锥盆喇叭处理 这对喇叭有完美的相位与振幅线性 失真小于1 可惜售价高达一万 美元 附赠 A 类扩大机一部推动高音 并且有电子分频器 想当然的没有几个人购买 不过Hill 与 Magant 的离子喇叭 仍 在市场上存在许久 真正的锥型喇叭1985 年由 Ohm 所推出的 Walsh 其创意足以和 BES 相提并论 也是第一对真正的锥型喇 叭 不但用锥型单体 喇叭本身就是个锥型 Walsh 只用一个单体处理 20Hz 20kHz 的广阔频率 锥型驱动器放在音箱顶端 音圈和磁铁在上面 振膜朝向音箱内部 Walsh 以管制的分解方式工作 频率上升时 对音圈起反应的纸盆范围缩小 频率较低 时纸盆活动范围增加 未达到此一目标 纸盆由数种不同材料的同心环组成 同心环的作用等于低音滤波器 环越大 处理的频率越低 最低的频率 使整个纸盆运动 高频则只用很轻的振膜维持 以阻尼的方式维持频率响应平直 这种设计不论相位或振幅都有很好的线性 最主 要是它能 180 度发声 另一个锥型喇叭的典范 是德国mbl 的 101 喇叭 1975 年左右 一家计算机仪控公司老板Meletzky 发 现 球面单体最能符合他的理想 球型单体的振膜大于传统喇叭单体 更能仿真出自然乐器在空间中的表现 于是他结合柏林大学 的两位教授以铝片作成百褶裙状的圆形单体 这个称为100 的产品并没有正式上市 1987 年 mbl 以碳纤维当材料 制造了可以 360 度发声的中高音单体 再加上许多铝片黏合成的葫芦状低音 推出令人惊讶的101 喇叭 还有一种 Orthophase 喇叭 在 整片塑料膜上黏附很轻的铝带 然后放在强磁场中 铝带通电而产生震动发声 号号角角喇喇叭叭 1919 年 美国物理学家 Arthur G Webster 发明了指数型号角喇叭 由于高达50 的效率 一般的动圈式喇叭的效率只有 1 10 Klipsch 的号角喇叭效率约为 30 很快就被普遍运用在剧院 体育场等需要大音量的场所 号角喇叭最大的特色就 是效率高 一点点功率就能发出极大的声响 它的缺点则是不利于低频回放 如果要回放低频 需要有很长的号角 以回放50 Hz 频率为例 号角的开口直径要两公尺 长度则要大于五公尺才行 1940 年美国工程师 Paul W Klipsch 设计了一种体积较 小适合家庭用的折叠式低音号角扬声器 利用房间角落装置驱动器 把房间的墙壁当成一个超大的号角 在Klipschorn 庆祝五 十岁生日时 这型喇叭仍然老当益壮的继续生产中 1927 年就创立的 Altec Lansing 公司是另一个号角喇叭的传奇 1956 年 所推出的 A7 剧院之声 到现在仍有人捧场 1932 年成立的英国 Vitavox 在 1947 年推出可媲美 Klipschorn 的 CN191 号 角喇叭 频率响应已经可达 20Hz 20kHz 目前也仍在预约生产中 号角喇叭的特性会因号角长度 形状与使用的材料不同而有 所差异 从早期的铁制 铝 锌号角 逐渐演变而有塑料 水泥 木头号角 合成材料号角等多种材料 设计得当 可以把号角喇 叭音质较不细致的问题做部份解决 设计不当 甚至会有吼声效应出现 号角按照形状可分为双曲线型 抛物线型 指数型和圆锥 型等 其中指数型号角最常被使用 有些号角的指向性过强 还必须在前端加挂音响透镜 Acoustic Lens 以增加声音扩散 的角度 一些简化的折叠号角陆续被提出 有些设计以短的号角和房间墙壁加强喇叭背面所发出的低频 同时直接从锥盆前方发出 中 高音 这种背后负载的折叠式号角喇叭通常都有不错的效果 目前的号角喇叭多半搭配锥盆式低音使用 由于号角通常效率都 在 100dB 以上 所以运用上并不是那么容易 比较成功的厂商有JBL Electro Voice 北欧的 Einstein 法国 Jadis 独特的 Eurythmie 11 足可留名青史 美国 Westlake 以及意大利 Zingali 等 气垫式喇叭除了单体本身的改良 从五 年代开始 工程师也在音箱上动脑筋 希望用同样的单体就能表现出更好的效果 其中最著名的设计有两种 一种是气垫式喇叭 一种是传输线式喇叭 气气垫垫式式喇喇叭叭 1958 年立体声唱片问世 音响进入立体世界 喇叭不像唱头等需重新设计 消费者多买一只同型喇叭就可以了 但也正因如 此 体积庞大的喇叭不再受到青睐 大家需要小巧又有足够低频的新产品 气垫喇叭应运而成 造成气垫喇叭流行的背后功臣 应 该是晶体扩大机 他提供了不发热的大功率 来应付气垫式设计带来的低效率问题 气垫喇叭同时也是大功率扩大机的幕后原凶 七 年代许多人都有这样的观念 不是大出力扩大机就不好 不是气垫式喇叭就不够高级 气垫式也就是密闭式的一种设计 当单体运动时 如果背波传到前方 会造成低频讯号抵消 所以有无限障板的概念产生 一 个密闭的箱子也可以当作无限大障板 使前 后波彼此作用的机会降到最低 低音反射式则是无限大障板的衍生设计 由于锥盆的 尺寸大小与共振频率会限制喇叭的低频表现 所以在装一个具有开口的音箱可延伸低频响应 开口的大小由音箱体积和单体的共振 频率所决定 当音箱反射发声相移 使开口和锥盆发出的低频相同而产生加强效果 1954 年 AR 的创办人 Edgar Villchur 推出气垫式喇叭 改善一般密闭式音箱的刚性空气导致低频快速衰减的问题 动圈式单 体通常是由锥盆与音圈构成 锥盆边缘由弹性物质支撑 这使得它无法有自由空气振动频率 如果在气密式音箱中塞满吸音材料 扬声系统会产生有比单独驱动器还高的振动频率 Edgar Villchur 把自由空气振动频率约 10Hz 的单体装到 1 7 立方呎的气密音 箱中 扬声器共振频率提高为 43Hz 这种设计一方面使系统的失真大为减少 一方面还能发出深沉的低频 缺点则是效率大为降 低 传传输输线线式式喇喇叭叭 传输线式喇叭最早称为迷宫式设计 喇叭单体被装在音箱的一端 透过一个复杂而且很长的调协信道 单体的背波从另一端的 开口被扩散出来 第一个迷宫式设计是Banjamin Olney 在 1936 年为 Stromberg Carson 所设计的 他将一个共振频率为50H z 的单体装入迷宫式音箱中 结果其共振频率降到40Hz 并且在 40Hz 的半波 75 80Hz 获得增加 从而产生良好的低音 但 他同时发现响应曲线产生不少峰值 这些峰值来自音箱信道本身的共鸣 于是他在信道里铺设吸音材料与导板 把150Hz 以上 的频率在开口处截止 迷宫式设计可以获得良好的低频延伸 但它的制作麻烦 又比不上经济的低音反射式获致做简单的密闭式有 竞争力 所以五 年代 Carson 再度推销迷宫式设计 仍然没有成功 等到六 年代中期迷宫式喇叭重出江湖时 它有了新的名字 传输线式喇叭 传输线式可以说就是在信道中塞满阻尼物的迷宫式 其理论是由英国布拉福特技术协会 Bradford Institute of Technolo gy 的 A R Bailey 教授所提出来 他认为低音反射式音箱由于急遽的低频衰减 容易导致铃振 就像用电子方式突然的把低频切 掉 如果在扬声器背后设计一个无限信道可以吸收背波的反射 就能消除扰人的驻波 所以他用长纤羊毛等吸音阻尼物来替代无限 的信道 极低频的音波波长较长而可以从信道口逸出 增强了喇叭的低频效果 Bailey 教授的设计一度被许多厂商采用 包括 IMF Infinity ESS Radford 等 它们有的是把信道当成增强低音之用 有些则专做阻尼之用 迷宫式的出口截面积通常等于或 大于单体振膜的面积 传输线式的信道是逐渐缩小 出口截面积小于振膜面积 英国 Robert Fris 曾推介一种传输线的变体设计 名为 分离耦合抗共鸣线 DaLine Decoupled Anti resonant Line 这种设计号称没有共鸣现象 而且可以使用小尺寸的单体而获得良好的低音 也比大尺寸单体有更好的瞬时效果 目前并没有标 榜以 DaLine 设计的喇叭 不过一些低音反射式音箱却从这里得到灵感而进行改良 习惯于密闭式或低音反射式设计的人 对传输 线式设计一直有意见 传输线式较大的体积 复杂的结构 以及难以预期的效果 也阻碍了他的发展 目前生产传输线式较有名气 的厂商 只剩英国 TDL 前身就是 IMF 与 PMC PMC 以传输线式成功的设计了录音室鉴听喇叭 再度引起大家对传输线式的 兴趣 全全音音域域喇喇叭叭 喇叭单体从单一的全音域设计 逐渐发展成多音路设计 工程师发现到不同频率单体间有许多衔接的问题 包括分频点 分频 斜率 灵敏度 相位等都可能产生误差 于是有两种新的思考方向被提出来 一种是全音域喇叭 一种是同轴喇叭 英国Goo dmans 曾请 E G Jordan 设计 AXIOM80 单体 是针对录音鉴听所设计的 也是全音域单体的长青树 Jordan 与另一位英国人 Watts 在 1964 年组成了 Jordan Watts 公司 当时所推出的 Model Unit 单体一直持续生产了 20 多年 这个单体采用十公分的 金属振膜 铍青铜制的音圈 以及方形的框架 非常有特色 1975 年 Jordan Watts 推出的 Flagon 花瓶状全音域扬声器 一直 到今天还在生产 是少数像艺术品的喇叭 1932 年创立的英国 Wharfedale 在二次大战前后也推出不错的全音域单体 1958 年老板换人后 开始往计算机等尖端科技发展 放弃了全音域单体的发展 英国另一家Lowther 倒是始终坚持 60 多年来一直 浸淫于全音域单体领域中 它们单体的特色是白色独立边缘 中心均衡器等 现在台湾仍可买到它们的产品 日本方面有多家全音域单体制造商 一度与Pioneer Onkyo 并称为扬声器三大老铺的 Coral 曾推出 20 公分大的全音域 单体 Diatone 在 1946 年成为战后最早生产全音域喇叭的公司 它们采用OP 磁铁得到很大成功 1947 年与 NHK 合作开发了 P 62F 单体 作为广播鉴听之用 之后改款为P 610 整个系列畅销将近 40 年 成为日本音响史上的一个传奇 在庆祝50 周 年前夕 Diatone 曾推出限量纪念产品 造成一阵小小的轰动 1973 年因石油危机而脱离 Foster 电机独立的 Fostex 曾推出 许多有创意的产品 如双锥盆全音域单体 生物振膜单体等 它们也推出全世界最大的低音单体EW800 80 公分 同同轴轴喇喇叭叭 Guy R Foundtain 于 1926 年成立 Tannoy 公司 1947 年所设计的 LSU HF 15L 单体 是 38 公分大的两音路同轴设计 这颗单体开启了同轴喇叭的新纪元 1953 年 Tannoy 开始以同轴单体制造 Monitor 15 Silver 等录音室用鉴听喇叭 获得许多大 唱片公司采用 Decca 的许多发烧天碟就是这个时代以Tannoy 喇叭鉴听录制的 Tannoy 的同轴概念来自三 年代全音域点音 源设计 构造简单 具有线性的对称与方向性 失真低 音像准确等优点 为了得到足够的低音 Tannoy 不断在尺寸上加码 最后把 38 公分的同轴单体运用在 Westminster Royal 等顶级喇叭上 可产生相当深沉的低频 近年来Tannoy 除了设计双音圈 同轴单体外 也在高音单体装置了郁金香型导波器 提高频率响应的平顺 在Tannoy 70 周年庆时 它们推出新的旗舰 Kingd om 喇叭 中音部份仍采用同轴设计 另外加上超高音与超低音单体 这款喇叭也说明了同轴设计的限制 Tannoy 的最大竞争对手是英国同胞 KEF Kent Engineering and Foundary 它们的动作比 Tannoy 积极 1984 年推 出空腔耦合技术 Coupled Caviy 104 2 喇叭的独特构思与丰富低频引起许多讨论 这一年它们加入同轴喇叭市场 1989 年 KEF 进一步改良 推出称为 Uni Q 的同轴技术 105 3 喇叭同时使用空腔耦合技术与 Uni Q 单体 表现更上层楼 KEF 的 Uni Q 单体是在同一个底盘上装设大 小两个磁铁 发音时高音利用低音的振膜当作号角 达到同轴同时的目的 Tannoy 的同 轴单体并不在同一个平面上 所以并非真正同轴同时 各种仿同轴的设计纷纷出笼 美国洛杉矶专门制造PA 与录音室鉴听用喇叭的 Gauss 把高音套上一个碗状的盖子放在低音 中间 有不错的评价 德国 Siemens 也设计了一个同轴单体 把 9 公分高音单体放在 25 公分低音前面 再以声学透镜改善扩 散角度 七 年代进军剧院市场引起很大话题 其其它它类类型型的的喇喇叭叭 压电式单体 目前仅见于少数高音使用 所谓压电材料 Piezo electric 是指施加电压后会伸展 收缩或弯曲的材料 像 是酒石酸钾钠 Rochelle salt 钛酸钡 钛酸盐 锆酸盐等合成物 它们曾被运用在唱头 耳机等组件上 至于用在喇叭上 要等到能轴向伸展的多元氟化乙烯树脂作成 并在两边加以真空气化铝处理过的高聚合体出现以后 才得以实现 这种单体有良好 的线性 失真少 瞬时佳 也因为质量轻而能设计成各种形状 它的缺点则是他具有电容性阻抗 有时需要特别设计的转接放大器 此外还有气阀式扬声器 让空气由受压缩的空气槽流经号角而发声 感应型 热摩擦型 以及正式商品化的薄膜型等设计 荷兰 Philips 曾推出一种 MFB 喇叭 在喇叭箱内装有扩大机与主动性回授组件 把扩大机的回授环路延伸到喇叭音圈 Philips 的产品没有成功 倒是让 Infinity Genisis 等厂商获得灵感 在低音部份制造了伺服扩大机 降低低音的失真 编编辑辑本本段段 发发声声原原理理 喇叭其实是一种电能转换成声音的一种转换设备 当不同的电子能量传至线圈时 线圈产生一种能量与磁铁的磁场互动 这种 互动造成纸盘振动 因为电子能量随时变化 喇叭的线圈会往前或往后运动 因此喇叭的纸盘就会跟着运动 这此动作使空气的疏 密程度产生变化而产生声音 编编辑辑本本段段 发发声声方方式式 1 动圈式 基本原理来自佛莱明左手定律 把一条有电流的导线与磁力线垂直的放进磁铁南北极间 道线就会受磁力线与电 流两者的互相作用而移动 在把一片振膜依附在这根道线上 随著电流变化振膜就产生前后的运动 目前百分之九十以上的锥盆单 体都是动圈式的设计 2 电磁式 在一个 U 型的磁铁的中间架设可移动斩铁片 电枢 当电流流经线圈时电枢会受磁化与磁铁产生吸斥现象 并 同时带动振膜运动 这种设计成本低廉但效果不佳 所以多用在电话筒与小型耳机上 3 电感式 与电磁式原理相近 不过电枢加倍 而磁铁上的两个音圈并不对称 当讯号电流通过时两个电枢为了不同的磁通 量会互相推挤而运动 与电磁是不同处是电感是可以再生较低的频率 不过效率却非常的低 4 静电式 基本原理是库伦 Coulomb 定律 通常是以塑胶质的膜片加上铝等电感性材料真空汽化处理 两个膜片面对面 摆放 当其中一片加上正电流高压时另一片就会感应出小电流 藉由彼此互相的吸引排斥作用推动空气就能发出声音 静电单体由 于质量轻且振动分散小 所以很容易得到清澈透明的中高音 对低音动力有未逮 而且它的效率不高 使用直流电原又容易聚集灰 尘 目前如 Martin Logan 等厂商已成功的发展出静电与动圈混合式喇叭 解决了静电体低音不足的问题 在耳机上静电式的运用 也很广泛 5 平面式 最早由日本 SONY 开发出来的设计 音圈设计仍是动圈式为主题 不过将锥盆振膜改成蜂巢结构的平面振膜 因为少人空洞效应 特性较佳 但效率也偏低 6 丝带式 没有传统的音圈设计 振膜是以非常薄的金属制成 电流直接流进道体使其振动发音 由于它的振膜就是音圈 所以质量非常轻 瞬态响应极佳 高频响应也很好 不过丝带式喇叭的效率和低阻抗对扩大机一直是很大的挑战 Apogee 可 为代表 另一种方式是有音圈的 但把音圈直接印刷在塑胶薄片上 这样可以解决部分低阻抗的问题 Magnepang 此类设计的 佼佼者 7 号角式 振膜推动位于号筒底部的空气而工作 因为声音传送时未被扩散所以效率非常高 但由于号角的形状与长度都会 影响音色 要重播低频也不太容易 现在大多用在巨型PA 系统或高音单体上 美国 Klipsch 就是老字号的号角喇叭生产商 8 其他还有海耳博士在一九七三年发展出来的丝带式改良设计 称为海耳喇叭 理论上非常优秀 台湾使用者却很稀少 压 电式是利用钛酸等压电材料 加上电压使其伸展或收缩而发音的设计 Pioneer 曾以高聚合体改良压电式设计 用在他们的高音 单体上 离子喇叭 Ion 是利用高压放电使空气成为带电的质止 施以交流电压后这些游离的带电分子就会因振动而发声 目前 只能用在高频以上的单体 飞利浦也曾发展主动回授式喇叭 MFB 在喇叭内装有主动式回授线路 可以大幅降低失真 编编辑辑本本段段 故故障障原原因因 1 长时间超负荷驱动喇叭 喇叭会因为过热而把喇叭烧坏 因为线圈的温度升高 使某些结构部份产生熔化 破裂或烧毁 正常使用下线圈的温度就有 180 摄氏度 不正常使用之下就可想而知了 2 机械式故障 超负荷的驱动喇叭使得纸盘移动超出范围并和线圈分离 或线圈和线圈座分离 纸盘折边或喇叭支撑圈被扯 破 以上任一种情形一旦发生 都可以使喇叭发生故障 当折边或支撑圈被扯破 线圈将会和它们磨擦 因为纸盘组件已不能适当 地在中心位置悬吊 小的破裂也许刚开始感觉不出来 但是经过一段时间 当裂缝变大时 喇叭就会跟着坏了 3 喇叭的故障也可能是以上两种方式的结合 比如功放突然输出一个很大的瞬间能量 这个能量可以是声音突然开大 喇叭 就会有一个强烈的振动 使得线圈脱离了磁力间隙 当它回去的时候可能偏心失误就无法回到原位 这样将使整个机械的动作被纸 盘带向前方 偏离原始停留的位置 结果纸盘已经不能发出声音 但是能量还继续传送的喇叭的线圈上 线圈双离开了磁力间隙 因为磁力间隙是线圈最好的散热环境 但线圈已离开磁力间隙 那么线圈在继续接收来自功放的信号时 线圈很快就会发热导致烧 毁线圈 喇喇叭叭摆摆位位基基本本法法 首先要做到耳平高音单元 喇叭即扬声器或音箱 国内用词 人们大都将之概括地分成两大类别 一是座地式 一是书架式 但无论书架或座地的 摆位 的方法都差别不大 首先 书架喇叭要 坐脚架 才靓声 这个实属必然 但也有些座地喇叭需要坐矮架 例如B W 的 801 及 802 等便是 至于喇叭的高度 不管需要 坐架 与否 一般而言足以聆听者坐着时耳平高音为准 然而 这不仅是喇叭的问 题 座椅的高度亦需配合 举例说 若一款二路二单元喇叭指定要辅以27 高脚架 使用後其高音水平高度达37 的话 如阁下 聆听时所用的座椅令你坐下时耳朵的水平高度高于或低于37 那便会影响到正常效果 这会令到高中低频失却平衡 而对于初 哥们来说 最显然易见的弊处则在于 若高音单元低过耳平 音场整体会变得低矮 若高于耳平 中低音与低音会遮盖高音 形成 低音过多而高音不足 或会有音场较高的错觉 但结像与定位会因低音对高音的遮盖效应 变得模糊 然而 以上的并非金科玉律 仍有许多非一般例子要视乎个别喇叭的设计来设定 好像Martin Logan Magnepan 等屏风 喇叭 又或 Bose 的直接 反射技术喇叭 便不能套用上述的高度设定准则 此外 某些巨型座地大喇叭将高音单元放得高高在上 例如 Wilson Audio 的 Grand Slamm 又或像 Dvnaudio Consequence 将高音单元放在贴近地面者 便需根据设计者的指示 下 以一个较远的 冲程 听音距离 才能合成出平衡的全频频率响应 所以 无论要设定什么类型的喇叭都要先参阅说明书 看看有没有厂方建议的高度指引实属必须程序 喇叭放第一个 1 3 位 聆听椅放在第二个 1 3 位 好了 当完成了高度设定指引的要求後 接着就要处理左 右声道两喇叭之间 喇叭与聆听位之间 以及喇叭跟喇叭後墙与侧 墙等之距离 传统的说法 无论要在一个新地方重新设定一对喇叭 抑或换了一对新喇叭 第一步 应将两喇叭放在聆听间长度的三分一之 上 以本刊 25 尺长的大 Hi Fi 房为例 喇叭要距离喇叭的背墙8 4 面板起计 其次 左 右声道两喇叭的距离 以面板中轴线 作准 至少 6 尺 这是有效呈现出一个立体音场的最短距离 太过接近的话 会弄至最简单的左 中 右定位效果也变得难以分辨 此外 两喇叭的面板应完全平行後墙 并各与两侧墙形成90 直角 及离墙数尺 至于聆听位 则应设定在另一个三分一之上 即喇叭与聆听位就像两个将聆听间长度划分成三等分的分界点 上述的传统手法 纯粹就着如本刊那两间长方形的 理想型 Hi Fi 房 以及传统式样的喇叭而论 若遇上香港常见的不规 则钻石形客厅 又或总面积百多尺的大细边客饭厅 又只能用半边来玩Hi Fi 的情况 还有若使用 NHT 类面板向内侧倾斜喇 叭及特别要靠近後墙才靓声的 Nai