全频喇叭

2020-05-11 14:45 shenhua

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  全频喇叭也叫宽频喇叭,早些时候泛指能够涵盖200——10000Hz的频率范围的喇叭叫做全频,近年来全频喇叭已经能够涵盖50——25000Hz的频率。为端正称呼起见,以下把“全频喇叭”按业内习惯称“全频单元”或者简称“扬声器”或“单元”。

  1尺寸和灵敏度,以及低频成正比。同类设计的单元,辐射面积越大其低频起始频率越低。业内一般按系统的-3dB表示,注意这个是系统(指包含了音箱线,箱体,单元,以及滤波器〈如果有的话〉在内的一个系统)的低频响应F3的值,而非单指单元本身的Fo。比如一个日本的全频单元可能其Fo只有50Hz,但是其Qes低达0.25,那么这个单元装箱后可能其F3高达80Hz。

  2尺寸和高频成反比。这点也很容易理解。面积越大,其振动质量也越大,因此能辐射的高频分量也越少,这个就类似一个非同步的“能量守恒”原理。

  3尺寸和指向性成反比。很容易理解,当等效面积增大后,振动模态决定了偏轴辐射出去的能量越来越少。因此很多大口径的单元需要使用相位塞或者波导来部分改善这个问题,比如挪威某品牌的8寸全频就加了个蘑菇型的波导。按照上面提及的“类能量守恒原理”,假设该单元本身0轴上的辐射能量刚好能满足听音需要,但是为了改善这类大口径单元的指向性而增加了波导后,偏轴的能量的确多了点,但是这个是从0轴分出来的,所以又会导致0轴的辐射有问题了。问题的严重性在于,大部分厂家没意识到这一点,或者意识到这点后,加大了0轴在高频段的输出(可以看到部分单元厂家给出的曲线在高端是很高很高的),这个时候偏轴完美了,但是0轴又高了。怎么办呢?厂家大部分情况下又会增加一个低Q的陷波器,意图从电路上解决这个问题。。。所以,可以看出大口径(特指6.5寸以上)的全频单元在这点上是矛盾的而且是不可解决的。

  4失真。占主流的高灵敏度单元的设计,片面地追求高灵敏度,因此需要大的尺寸。而同时又要达到较高的0轴高频上限,导致需要严格控制等效振动重量。在选定振膜材质结构后基本就不动了,为了满足一定的强度要求,所以振膜的重量就基本动不了多少了(到了底限了,再低强度不够了,问题就大了),只能从音圈下手。音圈在满足参数要求下基本动不了,那么唯一能动的就只有音圈的卷幅了(卷幅指音圈绕线的高度)。我们来举个例子。比如说一款单元其华司厚度5毫米(都是举的高档单元了,毕竟是性能分析嘛),要令它在10瓦输入功率的时候音圈线上下不要超出华司厚度,那么Xmax(严格来讲很复杂,先简化问题)=(卷幅-华司厚度)/2————这个是否除于2就要看厂家的良心了,很多都没标出来,这个是单边的磁路最大有效振幅(这里举的是长音圈磁路的情况,如果是短音圈磁路或者径向磁路就把括号里的倒过来),假设其振幅装箱后(要特别注意是否装箱,箱体严重影响着振幅)达到3毫米(10瓦的,假设,一般都会达到,尤其是背负载),那么把公式倒推就可以得到卷幅需要达到11毫米。然而,由于音圈重量大部分都是铜线的重量,那么,有些日本的厂家就会把卷幅缩小到8毫米甚至更小!这个时候音圈将减重*(11-8)/11=27%,也就意味着整体的振动重量将减小15%到20%左右(全频单元音圈重量占很大部分),看起来很不错呀!?实际上这个时候的Xmax呢?套用下公式,(8-5)/2=1.5毫米,和原设计的3毫米相比,整整少了一半!有心的发烧友可以找下某著名日本品牌全频的厂家指标即可自己计算一番看看。

  因此,传统的这类产品,虽然可以搭配小胆机听个味道,但是一旦到了大动态的场合(即常说的爆棚)就脚软了。很多时候不明白的烧友可能会误会是胆机又或者是箱体的搭配出问题了,很少会怀疑是单元的问题,很多人一看这么大尺寸,比如说8寸,就以为动态没问题。因此,高灵敏度全频单元常常被人诟病。

  低档:PC/TV/多媒体用的150-15KHz的产品,全功率失线之类的矩形扬声器。

  高档:一般认为要完整表现交响乐的频段最少要覆盖到45-20KHz,全功率失线寸之间。

  1纸。由于纸有合适的内阻尼和基本足够的强度,因此一直以来大量用于扬声器振膜。但是由于强度/模量偏低,因此即使使用了最新的形状设计以及复合进去一些新材料,发生分割振动而导致音质劣化的起始频率还是要远低于其他新材料。但是考虑到低成本以及一直的工艺传承,纸还是可以继续用于一些要求不高的场合。

  2塑料。高分子材料本身强度比纸高,而通过加入各种填料/结构增强等手段还可以继续提高振膜的有效强度,但是其密度大,因此实际使用中严格控制其重量而导致其厚度较小,因此整体比刚度要小于纸和其他材料。再加上其内阻尼普遍低于纸,因此基本上音质要被人接受比较困难。好处在于高分子材料成型容易,成本低廉,因此在低档产品中大量使用。

  3金属。金属材料让人又爱又恨。其比刚度等比其他材料都要高,因此设计合适的金属振膜其分割振动起始频率远高于普通材料,用纯Be金属的CONE甚至高达40KHz以上。但是其内阻尼较小,容易形成较高的峰。如果这个频率刚好落在听觉敏感区域的话,那声音就会相当不自然。所以要用好金属振膜,就必须通过附加的阻尼手段,包括涂布阻尼胶,联合边反阻尼处理,以及对CONE做一些物理处理,同时通过一定的形状处理等,把这个峰推高到人耳不敏感的15KHz以后甚至更高,同时降低峰值,这样就可以获得覆盖非常宽的频率范围。上面所说的能覆盖50——25000Hz的频率的全频单元即使用了金属材料。

  4其他。包括一些陶瓷材料等的复合材料。应用比较少,基本还不成熟,市面也非常罕见。