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音箱的结构以及其部件的作用

点击次数:664发布日期:2021-09-01

箱是音频回放系统中的终端器材,它大致上由喇叭单元、箱体和分频器所组成。其工作原理将全频段声音通过分频器将声音信号分成若干个频段,然后,再把这些若干个频段分配给相对应的驱动单元而发声。因此,在单元的工艺、分频器的调整、箱体的制作以及设计师对声音的审美能力等多方面的影响下,音箱有着不同的声音表现。而本文将会音箱的结构以及音箱的各个部件进行介绍,以便对读者们理解音箱的方方面面起到一定的帮助作用。

音箱的种类

对于目前市面上能够买得到的音箱来说,大部分都是由上述的三大部件所组成,这些音箱均需要外置一台放大器驱动才能工作,因此,它们又被称为被动式音箱,而被动式音箱也是目前市面上最常见且使用率最高的音箱之一。除了被动式音箱外,还有一种自身内置电子分频器和放大器的主动式有源音箱,这种音箱的使用相对比较简便,消费者只需要从CD机或前置放大器中给予其信号就能工作。所以,主动式的音箱现时被广泛应用于专业录音室和多媒体电脑之中。

此外,对于家庭影院系统来说,音箱还有偶极环绕音箱和超低音音箱这两种特殊用途的音箱,前者的发声方式通常都采用双面发声方式,它主要是通过反射声波来营造出环绕声效果。超低音音箱则用来增加低频能量来增强震撼的电影音效,同时又能补偿主音箱低频下限的不足,所以它可以视为音箱中极重要的一部分。

驱动单元

驱动单元,又称“喇叭单元”。它是音箱里面的重要组成部分之一,主要负责不同频率的声音重放。其工作原理是利用电能驱动喇叭振膜来推动空气,从而让人能听到声音。而驱动单元按照所负责的声音频率来划分,驱动单元大致上可分为高音单元、中音单元以及低音单元三种。究竟为什么要把单元分成高、中、低三种单元来负责声音的重放呢?这是因为将声音分成若干个频段并分别由多个单元负责,令每只单元只负责一部分的声音信号,能将音箱有效频率扩宽,同时又能增大输出声压和减低失真,从而达到高保真的声音重放。

此外,驱动单元按照种类划分还可以分为球顶单元、锥盆单元以及号角单元(以市面上常见的类型为举例)。而接下来我们将对这几种喇叭单元进行介绍:

1.球顶单元:球顶单元是市面上最常见的高音喇叭单元之一,其中球顶单元的振膜面积比较小,所以质量轻且振动的速度快,而且扩散角度也比较大,所以通常都用作于高频段的重放。不过,也有少数的音箱生产商利用它来重放中频段的声音,当中最为发烧友们熟悉的就是英国ATC公司那只“馒头”中音(又称为“放大版的高音”)就是一只较为“另类”的球顶单元。而ATC的理念就是利用球顶单元宽广的扩散角度,再结合“馒头”中音宽频特性来获得更优异的中频表现。

2.锥盆单元:锥盆单元相对于球顶单元来说,由于振膜的刚性好、强度高、指向性比较强,相比之下更适合用于中频或低频的重放。所以,我们通常都见到锥盆单元的振膜面积做得比较大,这样可以获得更大的空气推动量,从而获取更多的低频能量。不过,凡事都有例外。像法国JM Lab和瑞士Stella音箱就采用锥盆单元作为高频重放,其目的是为了控制房间声音反射对整体音色构成的影响。

3.号角单元:号角单元由振动系统和号筒两部分构成,它出现的目的就是让声音传得更远和涵盖更宽广的范围,同时,这种设计还能有效地提高转换效率。所以,大家从技术参数中可以看到,号角单元的灵敏度都很高,一般都在95dB以上。灵敏度越高就意味着喇叭只需要输入很小的功率就能输出较大的声压,让所有声音细节无所遁形。同时由于放大器处于低功率状态下工作,那么失真率也会维持在一个较低的水平,使得在大声压输出的状态下仍能保持很低的失真。不过,高灵敏度也会引发出另一个问题,那就是必须要求放大器和讯源自身的信噪比指标相当高,否则噪声信号就会原形毕露。

分频器

分频器也是音箱中的另一个重要的部件,它主要的职责是将声音信号分成若干个不同频段的信号分配给各个相应的喇叭单元。同时,还可以起到修正单元与单元之间的相位差以及灵敏度不一致等问题。因此,分频器设计的好坏直接影响着音箱的声音重放质素。

就目前来说,功率分频(LC分频网络)和电子分频是最为常用的分频方式。前者是采用电容、电感组成滤波网络,其特点是线路比较简单,使用比较方便,所以在现在大部分的民用音箱都采用这种方式进行分频。但是,这种分频方式很容易会出现音频谷点,产生交叉失真,而且当分频器所涉及的“阶”数越多,线路就越复杂,所消耗的功率就会越大。此外,放大器需要在全频状态下工作,那么失真就自然会加剧。

电子分频器则主要用于专业扩声系统以及主动式音箱当中,位于前级放大器和后级放大器之间,它的工作方式是先将弱信号进行分频,分频后再使用各自独立的功率放大器中进行放大器,然后再驱动喇叭单元。这种分频方式的优点是能很大程度地减少功率损耗的情况下将衰减斜率做得很陡,令单元与单元之间衔接更完美。此外,由于功率放大器不在全频放大的状态下工作。因此,对于功率放大器的输出功率要求相应降低,那么失真率也会大大减少。但是,电子分频器的线路结构比功率分频器要来的更加复杂,成本也相应提高。

箱体

箱体是“音箱”的名字的由来,而音箱正是因为有箱体才被称之为“音箱”。不同的箱体结构和使用材料都会对声音构成直接性的影响。而以我们常见的音箱品牌之中,采用密闭式、倒相式、迷宫式结构音箱所占的比例最多。下面就对这几种常见的音箱结构分别进行介绍:

1.密闭式音箱:顾名思义就是在封闭的箱体中装入喇叭单元,由于内部的空气阻尼较大。因此,单元的反应速度得到提高,且低频十分干净和清晰。但相对来说音箱的灵敏度比较低,所以密闭式音箱对于放大器的功率需求会相对提高。例如M&K S-150、Dynaudio Micron等音箱拥有如此快速的瞬变和狠劲的力度跟它采用密闭式结构的箱体有很大的关系。

2.倒相式音箱:倒相式音箱是将喇叭单元的背面辐射波通过倒相管使其相位倒转,然后与喇叭单元的正面声波叠加,从而将音箱的低频下限进一步拓宽,同时又可获得更多的低频能量。

3.迷宫式音箱:迷宫式音箱又称“传输式音箱”。这种音箱是在喇叭单元后面制作一条矩形截面的折叠反射管道,而放声管道的截面积一般等于喇叭单元振膜的有效面积。此外,反射管道的长度应是低音单元共振频率波长的1/4,以增加共振频率附近及其以下的声输出,从而更有效地扩展低频的下限,能从一个小箱体中获取更深沉、更充盈的低频。但这种音箱往往给人的感觉是低频的速度比较慢。因此,需要搭配阻尼系数较高的放大器才能提高低频的反应速度。

除了音箱的结构对声音有影响外,箱体的材质也是相当重要的。因为在音箱设计师的眼中,一个理想的箱体是不能够因单元的振动而受到影响。也就是说音箱在工作时,箱体必须处于完全静止的状态,那么才可杜绝箱体振动所带来的音染。但实际上,这种箱体是不存在的,因此我们只能尽可能抑制箱体振动。而设计师们也为求达到这个目的而想尽一切办法。当中最简单又便宜的方法就是采用MDF板或木材来制作箱体,然后在箱体内采用加强筋来加强箱体的强度来适当地降低音染。而对于某部分高级音箱厂家而言(如:Wilson Audio、YG Acoustics)就采用金属作为箱体材料,而另外还有一些更“变态”的厂家还利用大理石来制作箱体。但是,使用金属或大理石所制作的箱体无论是工艺和成本都比MDF板和木材高出很多。同时,有绝大部分的人总是听不惯低音染的声音,这是因为他们都认为适量的音染会令声音听起来更好听和更人性化。

经过以上的介绍之后,相信读者们应该能对现时市面上主流的音箱有一定的了解。但实际上,音箱的类型还有很多,依靠小小的几个篇幅的叙述是无法介绍完整的。因此,在本期杂志中,我们只对音箱的结构和相关部件作简单的介绍。还望今后能再对它们作一次更详细的介绍,届时请各位读者们多多关注本刊的内容。

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