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文档简介

1、音箱由哪几部分组成?市面上的音箱形形色色,但无论哪 一种,都是由喇叭单元(术语叫扬声器 单元)和箱体这两大最基本的部分组成, 另外,绝大多数音箱至少使用了两只或 两只以上的喇叭单元实行所谓的多路分 音重放,所以分频器也是必不可少的一 个组成部分。当然,音箱内还可能有吸 音棉、倒相管、折叠的 迷宫管道”、力口 强筋/加强隔板等别的部件,但这些部件 并非任何一只音箱都必不可少,音箱最 基本的组成元素只有三部分:喇叭单元、 箱体和分频器。为什么有些音箱用两只喇叭单元,而有 的要用三只,还有用四只、五只的,用 一只行吗?喇叭单元起电-声能量变换的作用, 将功放送来的电信号转换为声音输出, 是音箱最关键

2、的部分,音箱的性能指标 和音质表现,极大程度上取决于喇叭单 元的性能,因此,制造好音箱的先决条 件是选用性能优异的喇叭单元。对喇叭 单元的性能要求概括起来主要有承载功 率大,失真低、频响宽、瞬态响应好、 灵敏度高几个方面,但要在20Hz-20kHz 这么宽的全频带范围内同时很好兼顾失 真、瞬态、功率等性能却非常困难,正 如道路警察,如果管得太宽肯定会顾此 失彼,而各管一段就容易得多,喇叭单 元也是这个道理,最有效地解决方案就 是分频段重放。为此喇叭厂生产了不同 类型的单元,有的只负责播放低音,称 为低音单元,播放中音的叫中音单元, 高音单元只负责播放高音,这样便可采 取针对性的设计,将每种单元

3、的性能都 做得比较好。所以,尽管可以采用一只全频带喇 叭来设计音箱,不过岀于上述考虑,用 多个单元的组合来覆盖整个音频频段的 设计方式还是占了绝大多数。具体用几 只单元,取决于音频范围的频率划分方 式,如果是简单地分成高音和低音(或 中低)两段的二分频音箱,选用一高一 低(或中低)两只喇叭就够了;如果是 分高、中、低三段的三分频音箱,那么 最少也得用三只单元,现在两只低音单 元并联工作的设计方式也很流行,这样 总的单元数便可能达到四只;有些大型 音箱的频段划分得更细,如果再采用单 元并联工作的设计,总的喇叭单元数就 会更多。在音箱的资料或说明书上通常 有次路X单元”这样的文字,就是对音箱 的分

4、频路数和所用单元总数的具体说 明,例如 三路四单元”表示这是三分 频设计的音箱,总共用了四只喇叭单元, 其余依此类推。分频器是做什么用的?由于现在的音箱几乎都采用多单元 分频段重放的设计方式,所以必须有一 种装置,能够将功放送来的全频带音乐 信号按需要划分为高音、低音输岀或者高音、中音、低音输出,才能跟相应的 喇叭单元连接,分频器就是这样的装置。 如果把全频带信号不加分配地直接送入 高、中、低音单元中去,在单元频响范 围之外的那部分多余信号”会对正常频 带内的信号还原产生不利影响,甚至可 能使高音、中音单元损坏。从电路结构来看,分频器本质上是 由电容器和电感线圈构成的 LC滤波网 络,高音通道

5、是高通滤波器,它只让高 频信号通过而阻止低频信号;低音通道 正好相反,它只让低音通过而阻止高频 信号;中音通道则是一个带通滤波器, 除了一低一高两个分频点之间的频率可 以通过,高频成分和低频成分都将被阻 止。在实际的分频器中,有时为了平衡 高、低音单元之间的灵敏度差异,还要 加入衰减电阻;另外,有些分频器中还 加入了由电阻、电容构成的阻抗补偿网 络,其目的是使音箱的阻抗曲线尽量平 坦一些,以便于功放驱动。喇叭单元有那些种类?喇叭单元的种类很多,分类方法也 各不相同。如果按电-声转换的原理来 分,有电磁式、电动式、静电式、压电 式等不同类型的单元,最常用的是电动 式单元;按照单元振膜的形状来分,

6、有 锥盆单元、平板单元、球顶单元、带式 单元等类型,其中锥盆单元和平板单元 比较适合做低音和中音,而球顶单元和 带式单元比较适合做高音,也有部分中 音单元采用球顶式设计;从所覆盖的频 带来看,喇叭单元又可分为低音单元、 中音单元、高音单元和全频带单元。目前最常见的低音单元和中音单元 从换能原理上讲都属于电动式扬声器, 它们多采用锥盆状的振膜,因为这形状 的振膜设计成熟、性能良好。振膜材料 则多种多样,有传统的纸质振膜,也有 高分子合成材料(如聚丙烯)制作的振 膜,还有铝、镁等金属材料制作的振膜。 对振膜的要求是刚性好(不易产生分割 振动)、重量轻(瞬态响应好)、具有适 当的内阻尼特性(抑制谐振

7、),但这些要 求并不容易同时满足,纸质振膜的重量 和阻尼特性都能达到要求,但刚性不够 强;金属振膜的刚性很好,但阻尼又欠 佳;聚丙烯振膜比较好地兼顾了各个方 面,近年来获得较多的应用。此外,还 有些厂家采用很复杂的工艺制造振膜, 三明治”复合结构就是其中之一,它的 上下两个表面之间夹着蜂巢结构的中间 层,整体上具有很高的刚性,同时又有 重量轻、阻尼好的特点,很有发展前途。高音单元最常用的是球顶式高音, 从工作原理上讲也属于电动式单元。球 顶高音的振膜可以用金属材料制造(如 铝、钛、皱等),称为硬球顶,也可以用 软质的织物制造(如蚕丝、化纤),称为 软球顶,通常,硬球顶的高频响应比较 好,而软球

8、顶的声音比较柔和。近年来,带式高音和静电高音也得到一定的应 用,它们共同的优点是振膜特别轻盈, 因而高频响应出色,声音纤细透明,不 过,这两种高音的生产还不如球顶高音 那么容易,应用不太普及。还有一种号 角高音,由球顶式的驱动部分加一个喇 叭状的号角构成,它的特点是声音指向 性强,而且效率高,因而在专业扩音领 域的首箱中应用很普遍。还有一种同轴单元,实际上是低音 和高音单元的组合竺体特点详见相关 问答。I 喇叭单元为什么要装在箱子里?不装 箱行吗,比如用个支架来固定它们?不行,准确地说是低音单元必须要 装箱,高音则可装可不装。有两个原因 使得低音单元必须装在箱子里:一是为 了消除 声短路”现象

9、;二是为了抑制喇 叭单元的低频谐振峰。先说第一个原因 低音单元的振膜在前后运动时,除了有向前方辐射的声波,也有向后方辐射的 声波,两个方向的声辐射相位正好相反, 即相差180度。由于低频声波的波长很 长,其绕射能力是很强的,也就是说低 频声波的方向性很弱,如果喇叭单元不 装箱的话,后向辐射的声波就会绕到前 面来与前方的辐射异相相消,总体上的 前向声波辐射能量就被大大削弱,这种 现象称为 声短路”声短路”现象必须设 法消除,否则低频根本无法有效地辐射。 如果把喇叭单元装在箱子里,振膜后方 的辐射被箱子阻隔,也就不会形成声短 路”了第二个原因,每一只电动式低频单 元都有一个低频谐振点,在此谐振点上

10、 的输出达到一个峰值,但失真也很高, 瞬态响应非常差,如果对此谐振峰不加 以抑制,势必严重影响重放的音质。如 果将单元装箱,箱内空气的劲度就会对 振膜的运动产生抑制作用,这样就达到 了压低谐振峰、改善性能的目的。另外, 通过合理选择箱体的结构和参数,可以 达到拓宽低频响应的目的,设计良好的 倒相箱、无源辐射器首箱、传输线首箱 都能获得这样的效果。高音单元为什么可以不装箱呢?因 为高音的波长短,绕射能力弱,不存在 声短路”现象,也不象低音单元那样需 要抑制低频谐振峰,所以,对于高音单 元,音箱的作用只是一个支撑。体一般用什么材料制造?箱体一般用木质材料制作,因为木 材容易加工,表面处理之后能得到

11、和家 具一样的质感,容易跟居室环境协调一 致。目前最常用的材料是人造中密度纤 维(MDF)板,这种材料强度高,而且 不易变形,不开裂,表面还非常平整, 无须打磨就可以直接粘贴木皮或 PVC装 饰。有些音箱也采用刨花板制作箱体, 刨花板也有不易变形开裂、表面平整的特点,强度也可以,不过一但受潮后就 容易损坏,所以通常只用于廉价的低档 音箱。还有用天然实木板制作箱体的, 不过天然实木成本比较高,而且处理不 当容易开裂变形,所以近年来的应用越 来越少,一般只用于高档音箱,主要是 取实木的质感比较高级(特别是名贵木 材)这一优点。当然,箱体不一定非得 用木材来做,用塑料、用金属甚至用石 板都可以,但这

12、些材料制作的音箱并不 普遍。I 实木音箱的声音比人造板音箱好吗?不能这么说。理论上讲,箱体只要 足够坚固不发生振动,用什么材料都没 有区别。音箱的声音主要是由喇叭单元、 箱体结构设计、分频器这三大要素决定, 而跟箱体材料用实木还是人造板,甚至 用塑料、用金属都没有关系。音箱是如何分类的?音箱的分类有不同的角度与标准, 按音箱的声学结构来分,有密闭箱、倒 相箱(又叫低频反射箱)、无源辐射器音 箱、传输线音箱之分,它们各自的特点 详见相关问答。倒相箱是目前市场的主 流;从音箱的大小和放置方式来看,有 落地箱和书架箱之分,前者体积比较大, 一般直接放在地上,有时也在音箱下安 装避震用的脚钉。落地箱由

13、于箱体容积 大,而且便于使用更大、更多的低音单 元,其低频通常比较好,而且输出声压 级较高、功率承载能力强,因而适合听 音面积较大或者要求较全面的场合使 用。书架箱体积较小,通常放在脚架上, 特点是摆放灵活,不占空间,不过受箱 体容积以及低音单元口径和数量的限 制,其低频通常不及落地箱,承载功率 和输出声压级也小一些,适合在较小的 听音环境中使用;按重放的频带宽窄来 分,有宽频带音箱和窄频带音箱之分, 大多数音箱其设计目标都是要覆盖尽量 宽的频带,属于宽频带音箱。窄频带音箱最常见的就是随家庭影院而兴起的超 低音音箱(低音炮),仅用于还原超低频 到低频很窄的一个频段;按有无内置的 功率放大器,可

14、分为无源音箱和有源音 箱,前者没有内置功放而后者有,目前 大多数家用音箱都是无源的,不过超低 音音箱通常为有源式。密闭箱的特点是什么?密闭音箱的喇叭单元装在一个完全 密闭的箱体内,这样,振膜向后辐射的 反相声波就被箱体完全阻隔,不会跑到 箱外去和振膜前方的正相声波相抵消, 解决了声短路”问题,使低音能够有效 地辐射。密闭箱的低频衰减特性比较其 他类型的音箱都平缓,形同一个二阶低 通滤波器的衰减曲线,这意味着它具有 各类音箱中最好的瞬态响应。同时,密 闭在箱内的空气形成一个强劲的空气弹簧”能有效抑制振膜在谐振频率处的 位移量,减少非线性失真。不过,空气的劲度也使喇叭单元的低频谐振频率上 升,使音

15、箱总体的低频下限比单元在自 由空间的条件下有所上升,与倒相箱、 传输线音箱这些设计相比,密闭箱的低 频下限相对要差一些。还有,振膜后向 的辐射得不到利用,致使其效率也要低气垫式音箱和密闭式音箱是一回事 吗?气垫式音箱最早由美国的H.OIson和他的伙伴J.Preston提出后获得专利, 1950年代被AR公司推广,代表性产品 是当时名扬四方的AR-3 (港台的发烧友 称之为 阿三哥”。气垫音箱是密闭箱的 一种,它的特点是使用高顺性的喇叭单 元并将箱体设计得足够小,使箱内空气 的劲度大大高于单元振动系统的劲度(一般要超过3倍以上),对单元的振动 系统而言,箱内的空气对它的作用仿佛 一个弹性强劲的

16、气垫一般,这种音箱因 此而得名。气垫音箱的失真低,瞬态表 现相当好,曾一度深受欢迎,不过,这 种音箱由于采用高顺性的单元,灵敏度 一般比较低。到相箱的特点是什么?倒相箱是目前应用最为普遍的音 箱,它在密闭箱的基础上增加了一截导 管(倒相管),导管一端跟箱内的空气连 通,另一端通过箱壁上的开口(倒相口) 通往箱外。当喇叭单元的振膜运动时, 一方面直接对外辐射声波,箱体系统可 以刚好将振膜后向辐射的声波倒相18(度(倒相箱因此而得名),这样从开口处 辐射岀去的声波就与振膜前方辐射的声 波同相了,而同相的辐射使声能得到叠 加,于是加强并延伸了音箱总体上的低 频响应。倒相箱和密闭箱比较,同样的 箱体容

17、积能获得更低的低频延伸,而且 由于巧妙利用了振膜的后向辐射能量, 因而效率比较高。不过,倒相箱也并非 十全十美,除了设计调试比密闭箱困难 以外,开口处急速流动的空气容易造成 气流噪声。另外,倒相作用本质上是利 用声学谐振来达成的,因而由开口辐射 的声波瞬态响应比较差。无源辐射器音箱又有何特点?无源辐射器音箱又叫空纸盆音箱, 其实是倒相箱的一种变体,它的工作原 理与倒相箱十分相似,只不过用无源辐 射器代替了倒相管。无源辐射器的结构 跟喇叭单元类似,有折环和辐射声波的 振膜,但没有音圈和磁路系统,振膜的 运动完全受箱内空气的控制。无源辐射 音箱的特点跟倒相箱差不多,即用较小 的箱体就可以获得较好的

18、低频响应,效 率也比较高,但它也有区别于倒相箱的 特点。优于倒相箱之处是克服了倒相口 容易产生气流噪音的问题,不过无源辐 射器音箱具有比倒相箱更陡峭的低频衰 减特性,意味着瞬态响应比倒相箱还差。 美国Polk Audio公司是生产无源辐射器音箱最具代表性的厂家 专输线音箱有什么特别之处?传输线音箱与密闭箱或倒相箱的设 计思路完全不同,它利用了 1/4波长的 传输线来达到吸收单元谐振、抑制振膜 位移、拓展低频下限这些目的。传输线 音箱有以下一些基本特征:低音单元后 面接有一跟长长的导管(传输线),导管 的长度取单元低频谐振频率(或稍高一 点的频率)的1/4波长,为了实用化, 导管通常折叠于箱体内

19、部,看上去象一 个迷宫;连接喇叭单元那端的传输线截 面积至少比单元的辐射面积大25%,然 后逐渐变小,到传输线的出口处刚好等 于单元振膜的辐射面积;传输线内敷设 羊毛或玻璃棉等阻尼物质。传输线音箱 与密闭箱和倒相箱等设计相比,具有更 为深沉的低音,但以英国著名音箱专家 Martin Colloms为代表的一些人则认为 传输线音箱较难避免因传输线谐振所造成的音染。十么是同轴音箱?一般的音箱,高音单元和低音单元 由于平面地排列在音箱的面板上,所以 它们的发声中心不可能重合为一个点, 这样,高音和低音到达聆听者的距离就 有差异,这种差异会导致相位偏差从而 影响声像的正确还原。同轴音箱用的是 同轴单元

20、,这种单元实际上是高音单元 和低音单元的组合体,高音巧妙地放置 在低音振膜的中心处,因此能保证高、 低音的声学中心是同一个点,从而解决 了相位偏差的问题。最著名的两种商品 化同轴音箱都是英国的产品,一个是使 用郁金香”同轴单元的Tannoy (天朗), 另一个是使用Uni-Q同轴单元的KEF。十么叫哑铃式的单元排列?就是高音单元紧夹在一上一下两只 完全相同的中/低音单元中间,形式上有点象两头大中间小的哑铃。哑铃式排列 可以获得近似于点声源的发声效果,对 立体声的声像定位有好处,所以近来这 种设计比较流行。十么叫双线分音?常规的音箱只有一组输入接线柱, 从功放出来的全频带信号用一组喇叭线 送到音

21、箱,在音箱内部才通过分频器将 高、低音分开。双线分音(Bi-wiring ) 则用两组喇叭线来连接功放和音箱,让 高、低音分道扬镳各走各的道,大家互 不牵扯。双线分音需要把分频器的高音 通道和低音通道的输入端分开,因此音 箱必须提供两组接线柱。当然,能双线 分音的音箱也可以采用常规的单线接 法,只要用随箱附送的金属短路片将两 组接线柱并接为一组就行了。类似双线分音,如果用三组喇叭线 分别传输高音、中音和低音,这样的连接方式就叫三线分音(Tri-wiring )。不过, 三线分音不如双线分音普遍。双线分音一定比常规连接好吗?双线分音主要理由是有的喇叭线适 合传输低频,有些适合传输高频,如果 分开

22、传输就能按照不同的需要选择相应 的线材,达到最理想的效果。不过,这 种观点也只是一家之言,也有人认为双 线分音弊大于利的,例如著名的音箱厂 Dynaudio和Thiel就坚持不用双线分音, 他们认为不同线材的传输特性不一致, 会破坏高、低音相位的一致性,如果用 相同的线,那又何必多此一举呢?为什么通常较大的音箱低音也比较 好?音箱的低频下限和两个因素密切相 关,一个是喇叭单元的谐振频率,一个 是箱体的容积。在不装箱的情况下,低 音单兀的低频谐振频率通常被认为是单 元的有效频响下限,口径越大的单元, 谐振频率一般也越低,所以用大喇叭有 利于还原更低的低频。此外,较大的振 膜面积在同等振幅的前提下

23、可以推动更 多的空气,容易获得更多的低频量感。 当喇叭单元装箱以后,其谐振频率受箱 内空气劲度的作用会上升,箱体容积越 大,空气对单元的作用就越小,谐振频 率上升也就越小,有利于获得更低的综 合低频响应。大音箱一方面便于使用大 口径的低音单元,另一方面又有更大的 箱体容积,所以低频通常比较好。音箱的主要性能指标有哪些?客观衡量音箱性能的技术指标有很 多,我们在产品目录或音箱的说明书上 经常看到的有:频率响应、阻抗、灵敏 度、最大承载功率以及最大输出声压级C频率响应表示音箱输岀声压级随频 率变化的关系,如果画成图,就是一条 以频率为横坐标、以输出声压(或者声 压的分贝数)为纵坐标的函数曲线。这

24、条曲线在中频段的总体趋势是水平的, 当然中间可能有很多因为系统不够完美 造成的小波动。在低频端和高频端,曲 线岀现下跌的趋势,音箱的输出会减少, 通常把低频端和高频端的输出相对于中 间水平段下跌3dB的那两点成为低频截 止点和高频截止点,这两点之间的频带 就是该音箱的频响范围。显然,频响范 围越宽越好,这样就能还原音乐信号更 宽广的音域。对于目前的音箱来说,高 频端不是问题,早已达到音频的上限 20kHz,有的产品还远远超出,困难在于 低频端,一般书架箱达到50-60HZ左右、 落地箱达到30-40HZ左右就很不错了。 另外,频响范围内的曲线越平坦、波动 越小越好,这表示该音箱对频带内的所 有

25、频率信号都能一视同仁地重现,不会 出现平衡度的扭曲。阻抗通俗地说,就是对输入电流信号阻力的大小,单位为欧姆(Q) o音箱 最常见的阻抗值有8Q、4Q和6 Q三种, 当然还有3Q、5Q、10 Q等其他值,但 不常见。需要特别说明一点:音箱的阻 抗只是一个标称值,音箱的实际阻抗大 小是随频率变化的,譬如标称8Q的音箱,只有在某些频率点上阻抗才为 8 Q, 在其他频率可能为10 Q、20 Q,另一些 频率又可能低至6 Q或4 Q。阻抗随频率 变化的特性,在音箱的阻抗曲线图上可 以看得很清楚,这种变化增加了放大器 驱动的难度灵敏度是衡量音箱电-声转换效率 的指标,单位是dB/W/m,含义为输入 1W的

26、功率时,距音箱轴向1m远处能获 得的声压级大小,比如灵敏度 90dB/W/m的音箱,表示输入1W的功 率,在音箱正前方1m远处就能够得到 90dB的声压级。灵敏度高的音箱比较节 省放大器的功率,应该算优点。不过, 有时灵敏度和其他性能指标不易兼顾,权衡之下,往往宁可牺牲一点灵敏度来 换取更好的其他性能,这是因为目前大 功率的放大器很普遍,价格也不算太高, 灵敏度低一些不算很大的问题。最大承载功率是音箱的安全指标, 表示该音箱能够长期承受的输入功率大 小,低于此值的输入显然是安全的,如 果长时间都超过这个极限,就容易使音 圈过热烧毁。最大承载功率这一指标为 我们安全使用音箱提供了参考,但也应 该

27、注意到 长时间”这个前提,短时间超 过最大承载功率是允许的,例如音乐信 号中有许多短暂的峰值,其功率强度超 过平均功率的数倍甚至数十倍,但持续 时间都非常短暂,也就是转瞬即逝,播 放这样的信号,只要平均功率不超过音 箱的最大承载值,则完全没有问题。最大输出声压级表示在失真不超过 某一标准的情况下音箱最大的输岀能 力,通俗的说法就是这只音箱最大能够 放多响。通常,家用音箱的最大输出声 压级在100dB110dB左右,少数高输岀 音箱可达120dB左右。显然最大输岀声 压级越高越好,如果这一指标过低,就 容易出现动态压缩。评价音箱好坏的标准是什么?一款真正优秀的音箱,应该同时兼 具优秀的客观性能指

28、标和良好的主观聆 听评价。优秀的性能指标包括宽阔而平 坦的频率响应、很少的失真、快速的瞬 态反应、高声压输出能力、高功率承载 能力、合适的阻抗特性以及合理的灵敏 度。而什么是良好的主观聆听评价,则 是一门 艺术”了,每个人的标准不尽相 同。理论上讲,既然音箱是还音系统的 一个环节(而且是对还音质量影响最明 显的最终环节),那么就应该绝对忠实地 还原,音箱本身不带任何个性,不能对 原音乐信号进行任何扭曲或修饰美化, 如果达到或接近这样的标准,就是一款好音箱,这就是所谓 唯真派”的观点。 然而也有人认为,既然音箱是用来再生 音乐的,那么声音好不好听就是检验音 箱好坏的标准,这就是所谓 唯美派”的

29、观点。唯美派”容许音箱对音乐信号进 行合理的修饰润色,也不太在乎技术指 标是否完美,只要放出来的声音 好听” 就行了。唯美派”的观点更适合我们这 些把听音乐作为娱乐的爱好者,不过, 对于什么叫 好听”并无统一标准,而且 不顾性能盲目追求好听或者个性很容易 陷入误区。因此客观地讲,即使 唯美派” 认可的好音箱,也应该建立在保证基本 性能指标的前提下。Q的音箱能否接Q的功放?这是一个十分常见的问题,也是一 个典型的存在概念错误的问题。8欧姆的功放”这种说法本身就不正确,提问者 可能看到有些功放上标有 100W/8 Q”之 类的字样,便以为这台功放的输出阻抗 是8Q,其实是个误解,正确的解释是: 以8Q负载为测试条件,这台功放的输出

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