現(xiàn)代音響與調(diào)音技術(shù)-第2章2-揚(yáng)聲器及揚(yáng)聲器系統(tǒng)

第2章?lián)P聲器及揚(yáng)聲器系統(tǒng)揚(yáng)聲器是將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號并輻射到空氣中去的電聲換能器件。它是音響系統(tǒng)的末級單元，是重放及擴(kuò)聲的最后環(huán)節(jié)。揚(yáng)聲器(系統(tǒng))的分類和技術(shù)指標(biāo)

揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理

12.2.1揚(yáng)聲器(系統(tǒng))的分類和技術(shù)指標(biāo)揚(yáng)聲器的種類很多，按其換能原理可分為電動式（即動圈式）、靜電式（即電容式）、電磁式（即舌簧式）、壓電式（即晶體式）等幾種，后兩種多用于農(nóng)村有線廣播網(wǎng)。按頻率范圍可分為低音（低頻段）揚(yáng)聲器、中音（中頻段）揚(yáng)聲器、高音（高頻段）揚(yáng)聲器，這些常在音箱中作為組合揚(yáng)聲器使用。一揚(yáng)聲器的分類1.按換能方式分2.按工作頻段分23按結(jié)構(gòu)形式分揚(yáng)聲器按其結(jié)構(gòu)形式的不同可分為單紙盆揚(yáng)聲器、復(fù)合紙盆揚(yáng)聲器、號筒揚(yáng)聲器、復(fù)合號筒揚(yáng)聲器、同軸揚(yáng)聲器等。一揚(yáng)聲器的分類揚(yáng)聲器(系統(tǒng))的分類和技術(shù)指標(biāo)號筒式揚(yáng)聲器紙盆式揚(yáng)聲器復(fù)合紙盆式揚(yáng)聲器3一揚(yáng)聲器的分類4按用途分揚(yáng)聲器按其使用的場合不同可分為高保真用揚(yáng)聲器、擴(kuò)音用揚(yáng)聲器、監(jiān)聽用揚(yáng)聲器、樂器用揚(yáng)聲器、彩電用揚(yáng)聲器、汽車用揚(yáng)聲器、建筑場房吸頂用揚(yáng)聲器以及防水、防火、防爆等用途的揚(yáng)聲器等。2.2.1揚(yáng)聲器(系統(tǒng))的分類和技術(shù)指標(biāo)防爆用的揚(yáng)聲器4防水揚(yáng)聲器汽車用揚(yáng)聲器5一揚(yáng)聲器的分類2.2.1揚(yáng)聲器(系統(tǒng))的分類和技術(shù)指標(biāo)5按振膜形式分揚(yáng)聲器按其振膜形式的不同可分為錐形揚(yáng)聲器(振膜為圓錐形或橢圓錐形)、平板形揚(yáng)聲器、帶形揚(yáng)聲器、球頂形揚(yáng)聲器、平膜形揚(yáng)聲器(指音圈和振膜一體并形成平膜)等。6二揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)、工作原理及技術(shù)要求1.揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)目前所用的揚(yáng)聲器絕大部分是電動式（動圈式）揚(yáng)聲器。電動式揚(yáng)聲器包括普通紙盆揚(yáng)聲器、橡皮邊(或尼龍、泡沫邊)紙盆揚(yáng)聲器、號筒式揚(yáng)聲器、球頂形揚(yáng)聲器及雙紙盆揚(yáng)聲器。2.2.1揚(yáng)聲器(系統(tǒng))的分類和技術(shù)指標(biāo)7紙盆揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)如圖。由于紙盆呈圓錐形，故又稱為錐形揚(yáng)聲器。紙盆的中心部分有一可動線圈，稱為音圈。此音圈處于永久磁鐵NS磁縫隙間，永久磁鐵產(chǎn)生的磁力線與音圈導(dǎo)線成垂直狀態(tài)。當(dāng)音圈通以交變電流時，會受到磁場對音圈的作用力,這個力可使音圈在磁縫內(nèi)上下移動。紙盆外圍有紋狀的折環(huán)連接在金屬盒架上以支撐聲輻射體紙盆。支持音圈的中心部分有定心支片，使音圈帶動紙盆只能軸向運(yùn)動。因此音圈，定心支片，及紙盆構(gòu)成了振動系統(tǒng)。8紙盆式揚(yáng)聲器又稱為動圈式揚(yáng)聲器，它由三部分組成：1振動系統(tǒng)：包括錐形紙盆(振膜)、音圈和定心支片（用來保證音圈在磁隙中處于正確位置）等；2磁路系統(tǒng)：包括永久磁鐵、導(dǎo)磁夾板和場心柱等。揚(yáng)聲器的性能與磁路系統(tǒng)有密切關(guān)系，設(shè)計(jì)合理的磁路可得到較高效率的能量轉(zhuǎn)換，在環(huán)形磁隙中應(yīng)有足夠大和均勻的磁通密度，這些與導(dǎo)磁材料的選擇、磁鐵的質(zhì)量和磁路形式的選擇等有關(guān)。93輔助系統(tǒng):包括盆架、接線板、壓邊和防塵蓋等，是揚(yáng)聲器必不可少的輔助件。

揚(yáng)聲器將電信號轉(zhuǎn)換成聲音信號，然后輻射到空氣中，這一過程包括了兩大環(huán)節(jié)：換能及聲輻射。102揚(yáng)聲器的工作原理揚(yáng)聲器的音圈與紙盆聯(lián)成一體，音圈處于磁場中，當(dāng)其內(nèi)部通過音頻電流i時，其受到的力為

F=Bli(5―1)

式中：B為磁隙中的磁感應(yīng)密度(Wb/m2);i為流經(jīng)音圈的電流(A)；l為音圈導(dǎo)線的長度(m)；F則為磁場對音圈的作用力(N)。11通電音圈在磁場中受到力的作用而運(yùn)動時，就會切割磁隙中的磁力線，從而在音圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其感應(yīng)電動勢的大小為

e=Blv(5―2)式中：v為音圈的振動速度(m/s)；e為音圈中的感應(yīng)電動勢(V)。12紙盆揚(yáng)聲器工作的過程就是在這種電效應(yīng)和力效應(yīng)的作用下而完成電能到聲能的轉(zhuǎn)換的。即當(dāng)音圈中輸入由放大器輸出的電流時，在線圈和磁鐵之間產(chǎn)生磁場，隨著音圈中流過的電流大小不同，音圈帶動揚(yáng)聲器的振膜在磁場中作不同垂直方向的運(yùn)動，這樣就會使揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。133揚(yáng)聲器的技術(shù)指標(biāo)1）揚(yáng)聲器靈敏度揚(yáng)聲器單元是一種電信號與聲音之間的換能器，要求它能以相對小的輸入電功率轉(zhuǎn)換成很宏亮的聲音，這就要求揚(yáng)聲器具有較高的聲壓靈敏度。靈敏度體現(xiàn)了揚(yáng)聲器的轉(zhuǎn)換效率。各類揚(yáng)聲器由于采用的設(shè)計(jì)技術(shù)，選用的材料和生產(chǎn)工藝等多方面的差異，靈敏度的差異也很大。靈敏度是指輸入揚(yáng)聲器驅(qū)動單元1W的電功率，在揚(yáng)聲器軸線方向離開1米的地方測得的聲壓值（ubar）表示。靈敏度越高，揚(yáng)聲器能發(fā)出的聲音就越大。14特性靈敏度級是指輸入揚(yáng)聲器驅(qū)動單元1W的電功率，在揚(yáng)聲器軸線方向離開1米的地方測得的聲壓級（dB）表示。揚(yáng)聲器的特性靈敏度級最大輸出聲壓級揚(yáng)聲器系統(tǒng)承受電功率的能力遠(yuǎn)大于1W（通常在50~2000之間）。因此實(shí)際使用時以最大功率輸給揚(yáng)聲器，在揚(yáng)聲器軸向1米處產(chǎn)生的聲壓級為最大聲壓級SPLmax。15其中Sk為揚(yáng)聲器的特性靈敏度級(dB)，Wmax為最大輸入功率(W)，SPLmax表示最大輸出聲壓級(dB)。例如：靈敏度100dB1W/1m的揚(yáng)聲器，若最大承受功率為1000W，則SPLmax？162)揚(yáng)聲器的額定阻抗由于音圈是導(dǎo)線繞制在圓管上的，相互之間會發(fā)生感應(yīng)。在頻率不同時,會有感抗或容抗的作用.因此揚(yáng)聲器的阻抗是隨頻率而變化的。在額定揚(yáng)聲器信號源的輸出功率時，可用一個純電阻代替揚(yáng)聲器作負(fù)載，此電阻的阻值即為揚(yáng)聲器的額定阻抗。在額定頻率范圍內(nèi)，阻抗模值的最低值不應(yīng)小于額定阻抗的80%。一般揚(yáng)聲器的額定阻抗多為8Ω。揚(yáng)聲器的額定阻抗可由制造廠家給出，也可由給定的阻抗曲線上讀出。17對于紙盆揚(yáng)聲器，當(dāng)加在振動系統(tǒng)上的干擾力的頻率恰好等于(或近似等于)系統(tǒng)的固有頻率f0時，系統(tǒng)振動最強(qiáng)烈，振幅最大，我們把這種振動狀態(tài)稱為共振，此時的頻率稱之為共振頻率。共振頻率對應(yīng)著阻抗最大值，一般應(yīng)避開共振頻率工作。18當(dāng)揚(yáng)聲器工作頻率遠(yuǎn)小于f0時，揚(yáng)聲器的阻抗接近于直流電阻RDC。RDC略低于ZC，當(dāng)不知額定阻抗ZC時，通?？捎萌f用表測出其直流電阻值，乘以1.1左右的系數(shù)，再調(diào)整成國標(biāo)系列4、8、16、32等數(shù)值，即可得到揚(yáng)聲器的額定阻抗.通常規(guī)定額定阻抗為4歐姆的倍數(shù)，即4歐姆，8歐姆及16歐姆。19額定阻抗是當(dāng)加在振動系統(tǒng)上的干擾力的頻率頻率大于揚(yáng)聲器共振頻率時對應(yīng)的第一個阻抗最小值，用ZC表示。此時頻率記為fc,此時電路發(fā)生串聯(lián)諧振,在工程上稱為反共振.203）揚(yáng)聲器的功率揚(yáng)聲器功率是個很重要的參數(shù)，它決定著與功率放大器輸出功率的匹配問題。依據(jù)需要，揚(yáng)聲器有額定噪聲功率，峰值功率和音樂功率。額定噪聲功率：在揚(yáng)聲器額定的頻率范圍內(nèi)，用規(guī)定的噪聲信號測試揚(yáng)聲器在100小時內(nèi)可長期令人滿意地工作，沒有過熱和機(jī)械損傷，這時承受的功率被稱為額定噪聲功率?，F(xiàn)在揚(yáng)聲器的產(chǎn)品目錄中的技術(shù)參數(shù)功率值大多以額定噪聲功率標(biāo)注。這是因?yàn)閾P(yáng)聲器工作時，饋入的是一段頻率范圍內(nèi)信號的合成功率。21峰值噪聲功率:揚(yáng)聲器在規(guī)定極短時間內(nèi)，所能承受不會引起永久性機(jī)械損傷的最大功率。峰值噪聲功率通常是額定噪聲功率的2～3倍。音樂功率：由于音樂節(jié)目的動態(tài)范圍可高至100dB（SPL），因此音樂功率是指音樂信號的瞬間最大功率。揚(yáng)聲器音樂功率是指承受音樂信號瞬間最大功率的數(shù)值。除此之外，揚(yáng)聲器有時也用長期最大功率、短期最大功率和額定最大正弦功率等指標(biāo)來衡量。224）揚(yáng)聲器的效率揚(yáng)聲器的效率是指在某一頻帶內(nèi)所輻射的聲功率與該頻帶內(nèi)饋給揚(yáng)聲器的電功率的比值。PA表示揚(yáng)聲器輻射的聲功率，PE表示饋給揚(yáng)聲器的電功率。電動式揚(yáng)聲器的效率一般很低，僅有百分之幾，而號筒式揚(yáng)聲器的效率較高，可達(dá)百分之十幾。235）揚(yáng)聲器的非線性失真揚(yáng)聲器的非線性失真主要包括諧波失真和互調(diào)失真和分諧波失真。(1)諧波失真。當(dāng)揚(yáng)聲器輸入某一頻率的正弦信號時，在它的輸出信號中，除了輸入信號的基波成分外，又出現(xiàn)了二次、三次諧波成分，這種現(xiàn)象稱為諧波失真。(2)互調(diào)失真。當(dāng)揚(yáng)聲器同時重放使音圈作大振幅振動的低頻信號fL和音圈作小振幅振動的高頻信號fH時，重放聲中除了有fL、fH及其諧波成分外，還會有fH±nfL的新的頻率成分，n=1,2,3,…，這種失真稱為互調(diào)失真。24揚(yáng)聲器的非線性失真來源于紙盆折環(huán)，定心支片以及磁路所至。當(dāng)饋給揚(yáng)聲器的電功率增大，由于機(jī)械系統(tǒng)受到活動極限，會使輸入信號在某些頻率上出現(xiàn)壓縮，從而使聲音產(chǎn)生諧波失真，通常低音揚(yáng)聲器饋給的功率大，因此揚(yáng)聲器低頻的失真較為明顯。由于聲音信號為多頻率組成的復(fù)音，會出現(xiàn)各頻率之間的互相調(diào)制。產(chǎn)生一系列和差頻率從而產(chǎn)生聲音的失真，這就是互調(diào)失真。當(dāng)出現(xiàn)互調(diào)失真較大時，就會使聲音散亂，中頻定位模糊。諧波失真和互調(diào)失真產(chǎn)生的原因:25(3)分諧波失真。當(dāng)加給揚(yáng)聲器強(qiáng)純音時，由于振膜的非線性，會在中低聲頻段中產(chǎn)生頻率為信號頻率1/2或1/3的模糊聲音，這種現(xiàn)象稱為分諧波失真。4）揚(yáng)聲器的非線性失真揚(yáng)聲器的非線性失真主要包括諧波失真和互調(diào)失真和分諧波失真。266）揚(yáng)聲器的瞬態(tài)失真揚(yáng)聲器重放聲音時，由于振動系統(tǒng)的慣性而跟不上信號快速變化而造成的失真?；蚍Q為瞬時特性。由于饋給揚(yáng)聲器的電信號基本上為瞬態(tài)信號，如果揚(yáng)聲器的機(jī)械振動系統(tǒng)慣性太大致使音圈跟不上信號的瞬態(tài)變化；或者阻尼太小造成信號過去后音圈繼續(xù)自由振動，都會造成發(fā)出信號中所沒有的聲音。由此看來，揚(yáng)聲器產(chǎn)生的瞬態(tài)失真都是發(fā)生在信號瞬變的開始和結(jié)束處。一般來講，揚(yáng)聲器瞬態(tài)相應(yīng)的好壞可以從它的頻率響應(yīng)來估計(jì)，平滑的頻率響應(yīng)可以獲得良好的瞬態(tài)相應(yīng)。27如何測試揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)的優(yōu)劣？給揚(yáng)聲器加上一個矩形信號后，輸出的聲信號如果也為一個規(guī)整的矩形波，即信號的前后沿都陡直，則說明揚(yáng)聲器的瞬態(tài)相應(yīng)好，失真小。實(shí)際上，由于揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)、振膜材料特性等因素的影響，信號的前后沿不可能完全陡直。一般情況下，前沿是逐漸上升，后沿是逐漸衰減拖尾的，這就表明揚(yáng)聲器的瞬態(tài)失真大，不能逼真的重放急劇變化的信號。28實(shí)驗(yàn)證實(shí)：在頻率響應(yīng)曲線的平滑部分瞬態(tài)音的失真很小，而在曲線上出現(xiàn)峰或谷的頻段瞬態(tài)音的失真就相當(dāng)嚴(yán)重。如何改善瞬態(tài)失真:通常把揚(yáng)聲器的頻響擴(kuò)展至超聲頻段，以改善前沿特性，而拖尾時間的縮短則主要靠控制揚(yáng)聲器的阻尼來實(shí)現(xiàn)。297）揚(yáng)聲器的指向性指向性是表征揚(yáng)聲器在不同方向上輻射聲波的能力，通常與頻率有關(guān)。揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音通常在低頻段（200Hz以下）是無方向的，即在各方向均勻傳播。但在高頻段時，聲波的波長越來越短，當(dāng)聲波的波長與輻射面的有效長度可比擬時，由于聲波的繞射特性和干涉特性，聲音的傳播呈現(xiàn)較強(qiáng)的方向性。這個指向性正是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中要加以運(yùn)用的。優(yōu)良的恒定指向性可在現(xiàn)場布置時把聲波的能量集中到觀眾區(qū)，以避開聲波的強(qiáng)反射面或發(fā)生聲場的相互干擾。30圖5―3揚(yáng)聲器指向性頻率響應(yīng)表示揚(yáng)聲器輻射方向性有兩種方法：一是指向性頻率響應(yīng)曲線。即在偏離參考軸指定范圍內(nèi)的不同角度上所測得的一組頻響曲線。如圖5―3所示。揚(yáng)聲器的指向特性會使偏離軸向的聲壓級隨偏角的增大而減小。31表示揚(yáng)聲器輻射方向性有兩種方法：二是指向性圖。即指揚(yáng)聲器輻射聲波(不同頻率)的聲壓級隨輻射方向變化的曲線。隨著聲音頻率的增高指向性趨向心形，而在低頻段則是全指向性的。328）純音它是一個主觀指標(biāo)，反映揚(yáng)聲器工作中純音信號的質(zhì)量。純音合格是指在額定頻率范圍內(nèi)，饋給揚(yáng)聲器額定功率的某一頻率的正弦信號，揚(yáng)聲器應(yīng)無機(jī)械雜聲、碰圈聲、垃圾聲或調(diào)制聲等。使用壽命和可靠性也是衡量揚(yáng)聲器的技術(shù)指標(biāo)。揚(yáng)聲器能夠連續(xù)工作的時間越長，說明其使用壽命越好，長時間工作而不出現(xiàn)故障則表明可靠性高。額定頻率范圍是指制造廠家按國家、國際產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對揚(yáng)聲器所限定的頻率范圍，也是揚(yáng)聲器的技術(shù)指標(biāo)之一。33揚(yáng)聲器的分類按換能方式分1.電動式揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一放置在均勻磁場中的音圈，當(dāng)向音圈輸入音頻電流時，音圈即產(chǎn)生震動，并帶動振膜將聲能輻射出去。由于此類揚(yáng)聲器的音圈在工作時是振動著的，所以又稱為動圈式揚(yáng)聲器。紙盆揚(yáng)聲器、號筒揚(yáng)聲器及球頂揚(yáng)聲器等都屬于此類。342.靜電式揚(yáng)聲器

這是極薄的振膜在靜電力的作用下作前后移動的一類揚(yáng)聲器。它有一個固定電極和一個可動電極，在兩電極之間加一直流極化電壓，使之產(chǎn)生一恒定靜電場，此時向兩極板輸入音頻信號，則由于交變電場和與極化電場的相互作用，動電極即隨之振動發(fā)聲。

和依靠電磁力來使振膜作前后移動的電動式揚(yáng)聲器是不相同的，靜電揚(yáng)聲器的振膜質(zhì)量極輕，因而解析力極佳，能捕捉音樂信號中極為細(xì)微的變化，充分表現(xiàn)音樂的神韻。35電磁式揚(yáng)聲器：聲源信號電流通過音圈后會把用軟鐵材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振動舌簧與磁體相互吸引或排斥，產(chǎn)生驅(qū)動力，使振膜振動而發(fā)音。壓電式揚(yáng)聲器：通過壓電效應(yīng)工作的揚(yáng)聲器。它是采用某些材料，其上加上電壓時，材料即可產(chǎn)生形變，且形變規(guī)律與電壓幅值對應(yīng)。因而通過這種效應(yīng)，在這些壓電材料制成的膜片上加一音頻電壓，即可發(fā)出音頻聲波。壓電揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但低頻響應(yīng)差。所以可制成專供重放高頻聲音的揚(yáng)聲器單元。36揚(yáng)聲器的功率額定噪聲功率峰值噪聲功率現(xiàn)在揚(yáng)聲器的產(chǎn)品目錄中的技術(shù)參數(shù)功率值大多以額定噪聲功率標(biāo)注。峰值噪聲功率通常是額定噪聲功率的2～3倍。37指向性

揚(yáng)聲器對不同方向上的輻射，其聲壓頻率特性是不同的，這種特性稱為揚(yáng)聲器的指向性。指向性與頻率有關(guān)，一般而言，對250Hz以下的低頻信號，沒有明顯的指向性。對1.5kHz以下的高頻信號則有明顯的指向性。同時它還與揚(yáng)聲器的口徑有關(guān)，口徑大時指向性尖，口徑小時指向性寬。38指數(shù)號筒揚(yáng)聲器圓錐號筒揚(yáng)聲器號筒式揚(yáng)聲器

號筒揚(yáng)聲器的工作原理與電動式紙盆揚(yáng)聲器相同，是電動式揚(yáng)聲器的一種。俗稱高音喇叭，由高音頭和一個按一定規(guī)律逐漸展開的號筒組成。這種揚(yáng)聲器和其他揚(yáng)聲器的區(qū)別主要在于它的聲輻射方式，紙盆揚(yáng)聲器和球頂揚(yáng)聲器等是由振膜直接鼓動周圍的空氣將聲音輻射出去的，是直接輻射，而號筒揚(yáng)聲器是把振膜產(chǎn)生的聲音通過號筒輻射到空間的，是間接輻射。

39號筒揚(yáng)聲器的聲輻射效率較高，除此之外它的優(yōu)點(diǎn)還在于諧波失真較小，方向性強(qiáng)。但其頻帶較窄，低頻響應(yīng)差。所以多作為揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的中、高音單元使用。

拋物線號筒揚(yáng)聲器402.2.3揚(yáng)聲器系統(tǒng)的分類揚(yáng)聲器系統(tǒng)就是揚(yáng)聲器箱，也稱音箱，它是選用高、低音或高、中、低音揚(yáng)聲器裝在專門設(shè)計(jì)的箱體內(nèi)，并用分頻網(wǎng)絡(luò)把輸入信號分頻以后分別送給相應(yīng)的揚(yáng)聲器的一種全音域系統(tǒng)，稱為揚(yáng)聲器系統(tǒng)。揚(yáng)聲器系統(tǒng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)是指由多只不同頻域發(fā)音的揚(yáng)聲器組合在一起，共同發(fā)聲的整體。41揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有兩種

一種是多路分頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)，即將重放全頻帶的聲音分成二或三段，分別由高音、中低音揚(yáng)聲器或由高、中、低音揚(yáng)聲器承擔(dān)重放的揚(yáng)聲器系統(tǒng)。將它們安裝在一個音箱內(nèi)，為了使整個高、中、低頻聲音平衡，一般在中頻和高頻分頻電路中設(shè)計(jì)一種音量衰減器，依據(jù)使用聲學(xué)條件給予調(diào)節(jié)，使整個聲音平衡。多路分頻揚(yáng)聲器系統(tǒng)就是由不同頻域發(fā)聲的揚(yáng)聲器，以及安裝在音箱內(nèi)的分頻器或外置的分頻器而組成的音箱整體。每一個揚(yáng)聲器只負(fù)擔(dān)一個較窄頻帶的重放。42第二種是同軸揚(yáng)聲器自然生活中樂器和人聲在發(fā)聲時，高低音時均出自同一個點(diǎn)，是典型的“點(diǎn)聲源”。而在一般的音箱中，高低音揚(yáng)聲器上下排列，發(fā)聲不在同一個點(diǎn)上，所發(fā)出的聲音有高低音分離的現(xiàn)象，使音響聲像定位產(chǎn)生失真。音箱的體積越大，這種失真就越明顯。為了獲得正確的聲像定位，音響技術(shù)人員設(shè)計(jì)出同軸揚(yáng)聲器，可以有效的提高聲像定位的準(zhǔn)確性?！巴S”即高、中、低音的聲音由同一個軸線傳播向聽者。揚(yáng)聲器系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有兩種43揚(yáng)聲器系統(tǒng)一般由揚(yáng)聲器單元、分頻器及衰減器、箱體三部分組成。同軸揚(yáng)聲器系統(tǒng)將高低音揚(yáng)聲器單元的音圈安裝在同一主線上，公用一套磁路驅(qū)動系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)，但振動系統(tǒng)相互獨(dú)立。每個單元覆蓋總重放頻帶的一部分。同軸揚(yáng)聲器系統(tǒng)中還包括把輸入信號分成三部分來驅(qū)動低、中、高頻單元的分頻器和控制電路。從聆聽者接收的聲音質(zhì)量來比較，同軸揚(yáng)聲器更接近于聲波的傳播特性。如何實(shí)現(xiàn)“同軸”？44揚(yáng)聲器系統(tǒng)（音箱）的分類作為全頻道放音，其頻率范圍在20~20KHz。作為高保真放聲的頻率范圍基本要求在40~15KHz。只用一種揚(yáng)聲器單元無法滿足整段頻率響應(yīng)。若低音揚(yáng)聲器送入了高頻信號成分，這時高頻率聲音不但會表現(xiàn)不好，反而會使低音振膜受到損害。如果高音揚(yáng)聲器送入了低頻信號，會因低音的功率較大而燒毀高音頭音圈。因此就有了由各種頻率響應(yīng)特性單元組成的揚(yáng)聲器系統(tǒng)音箱，由低中音和中高音組成的二路揚(yáng)聲器系統(tǒng)（二分頻音箱），及由低音、中音和高音三種單元組成的三路系統(tǒng)（三分頻音箱）。45揚(yáng)聲器系統(tǒng)（音箱）的分類揚(yáng)聲器系統(tǒng)按分頻方式來分：二分頻音箱、三分頻音箱、四分頻音箱、多分頻音箱和超低音音箱。分頻器的作用就是把頻率范圍較寬的音頻信號分解為低頻、中頻和高頻信號，也就是允許輸入的音頻信號中的低頻信號僅通過低音揚(yáng)聲器；中頻信號僅通過中音揚(yáng)聲器；高頻信號僅通過高音揚(yáng)聲器，互不交叉，并且平衡高、中、低音的輸出聲壓，從而最大限度地發(fā)揮各個揚(yáng)聲器的優(yōu)勢，避免了它們的缺陷，使整個組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)處在最佳工作狀態(tài)，音質(zhì)更加完美，效果更佳。同時，它還起到了保護(hù)高音揚(yáng)聲器的作用。46揚(yáng)聲器系統(tǒng)（音箱）的分類按用途分為：書架式、落地式、監(jiān)聽式、電影立體聲、大功率擴(kuò)聲、有線廣播、防水、迷你型、返送式、帶角架型、對講型、拐角式、球型無指向式、高音半固定式、調(diào)相式等音箱。書架式音箱體積較小，放音使用時需要單獨(dú)將其架設(shè)起來，離地面有一定的高度。由于揚(yáng)聲器數(shù)量少，聲像定位比較準(zhǔn)確，但因?yàn)槠淇趶捷^小，存在功率不夠大，低頻效果差的不足。一般來說，口徑越大的揚(yáng)聲器低音效果越好，輸出功率越大。一般低音揚(yáng)聲器有200mm、300-380mm等不同口徑規(guī)格。47漫步者R1600T08

漫步者R1600T08音箱是一款小巧的書架箱，能夠放在桌面上使用。在音質(zhì)方面中高音的表現(xiàn)上是這款音箱的設(shè)計(jì)重點(diǎn)，目前市場報價380元。

卸下?lián)醢逡院缶涂梢郧逦目吹竭@款音箱的聲音單元，它采用了4.5英寸的玻璃纖維盆低音單元和18mm的漣漪波浪型絲絹振膜高音單元（采用是因?yàn)樗軌蛴行p少振膜高速振動時帶來的失真）組合的方式。48落地式音箱落地式音箱體積較大，可直接安放于地面上。落地式音箱可安裝口徑較大的低音揚(yáng)聲器，因此低音特性較好，頻響范圍寬，功率也較大。但由于揚(yáng)聲器數(shù)量多，聲像定位不如書架式音箱清晰。但在專業(yè)音響系統(tǒng)中，落地式音箱更接近于電影音響的效果。49監(jiān)聽音箱監(jiān)聽音箱是供錄音師、音控師監(jiān)聽節(jié)目用的音箱。這類音箱應(yīng)有極高的保真度和很好的動態(tài)特性，應(yīng)不對節(jié)目做任何修飾和夸張，真實(shí)地反映音頻信號的原來面貌。監(jiān)聽音箱通常被認(rèn)為是完全沒有“個性”的音箱。監(jiān)聽音箱的使用目的不是欣賞節(jié)目，而是通過監(jiān)聽音箱去及時、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)節(jié)目聲音存在的問題和缺陷。其解析力必須高于普通的欣賞型和擴(kuò)音型音箱，而這種解析力是通過音箱良好地瞬態(tài)特性來保障的。50監(jiān)聽音箱監(jiān)聽音箱安裝在監(jiān)聽室和錄音室，由于室內(nèi)容積不很大，因此監(jiān)聽音箱的體積一般比擴(kuò)音用的音箱小。正因?yàn)楸O(jiān)聽音箱的要求很高，優(yōu)質(zhì)的監(jiān)聽音箱價格自然也較昂貴。但監(jiān)聽音箱對節(jié)目音質(zhì)毫無修飾美化能力，節(jié)目信號中的缺陷會較多的暴露出來。因此不能用監(jiān)聽音箱來做擴(kuò)聲音箱在廳堂使用。而且，監(jiān)聽音箱往往不具備擴(kuò)聲音箱的功率承受能力、靈敏度等。51擴(kuò)聲音箱全頻擴(kuò)聲音箱擴(kuò)聲音箱多是大功率、寬頻帶、高聲壓級的音箱系統(tǒng)，專業(yè)擴(kuò)聲音箱的靈敏度一般比較高。為了有效的控制聲場，高頻單元一般都用號筒式揚(yáng)聲器以增強(qiáng)其指向性。在廳堂電聲系統(tǒng)中用這類音箱系統(tǒng)向聽眾播放聲音。52揚(yáng)聲器系統(tǒng)（音箱）的分類按基本結(jié)構(gòu)分為：有限大障板型、背面敝開型、封閉式、倒相式、對稱驅(qū)動型、空紙盆型、克爾頓型、聲迷宮型、前向號筒型、背向號筒型、組合號筒型等多種結(jié)構(gòu)音箱。1.有限大障板型音箱障板尺寸大小與聲壓及聲頻的關(guān)系為

式中:L表示正方形障板的邊長(m)；f表示低頻下限頻率(Hz);V表示空氣中聲壓(m/s)。

可見，障板尺寸與聲壓成正比，與聲頻下限頻率也成正比。障板越大，聲壓越大，低頻下限就越小。53為了反映和豐富音樂的低頻效果，常需要將揚(yáng)聲器裝在無限大障板上，最大限度地發(fā)揮揚(yáng)聲器的潛能，這是最理想的情況。但實(shí)際上是不可能做到的。實(shí)際應(yīng)用中都采用有限大障板。54

這種形式的音箱是前一種音箱的變形。將有限大障板彎曲向后折疊成箱體形，將揚(yáng)聲器裝在前障板上就構(gòu)成了背向敝開式音箱。2.背向敝開式音箱不足之處是音箱內(nèi)的紙盆會使箱體中空氣發(fā)生壓縮和膨脹，有可能產(chǎn)生振動，因此這種音箱容易在某一頻率上產(chǎn)生共振，所以對箱體的尺寸、形狀、揚(yáng)聲器的安裝位置都必須仔細(xì)考慮，以防共振。這種音箱廣泛用于收音機(jī)、電視機(jī)、錄音機(jī)中。55

將背向敝開式音箱的敝開部分封閉起來就構(gòu)成了封閉式音箱了。它將揚(yáng)聲器背面的聲波完全封閉在箱體內(nèi)，與揚(yáng)聲器的前方完全隔絕，因此在低頻時不會因聲繞射而與前面的聲波相互干涉，使低頻性能更加完美。為了獲得良好的低頻重放，減弱箱內(nèi)駐波效應(yīng)，可在箱內(nèi)表面襯墊吸聲材料。封閉式音箱結(jié)構(gòu)簡單，體積較大，在歐美等國比較流行。3.封閉式音箱56倒相式音箱是國內(nèi)較為流行的樣式，它利用倒相管將裝在箱子上揚(yáng)聲器背面的聲輻射相位改變1800，從而使揚(yáng)聲器振膜前后的輻射聲波得到加強(qiáng)，提高了低音單元的輻射效率，改善了低頻性能。4.倒相式音箱57利用箱體后蓋板的反射作用，將揚(yáng)聲器后傳播的聲波反射，并倒相180度，通過倒相孔，將這部分聲能輻射出來，在空間與揚(yáng)聲器的前傳播聲波作同相疊加，其低頻聲比封閉式低音音箱增大一倍。由于倒相式低音音箱充分利用了揚(yáng)聲器前后傳播的聲波，發(fā)聲效率高，因此獲得了廣泛應(yīng)用。

58倒相式音箱其特點(diǎn)是效率高，箱體相對較小，但設(shè)計(jì)比封閉式要復(fù)雜。它的面板上設(shè)有1~2個倒相管孔，可以使揚(yáng)聲器背后輻射的聲波從倒相管孔中傳出，以增加揚(yáng)聲器發(fā)出的聲功率。實(shí)際中倒相式音箱的性能同許多因素有關(guān)，如開孔尺寸，開孔位置，音箱體積與長寬比例等。因此，倒相式音箱的箱體設(shè)計(jì)更為復(fù)雜。在選購倒相式音箱時，要注意音箱箱體的材料要有一定的厚度，材料要好，這樣才符合良好的重放要求。59

對稱驅(qū)動型音箱是封閉式音箱不能做到小型化時而采用的一種改進(jìn)型音箱，具體做法是：將兩個揚(yáng)聲器重疊裝在一起，使兩者以同相方式振動，因而兩個單元間的空氣容積顯得非常小，前面的單元雖然處在小型音箱中，但其低音重放效果同大容積音箱一樣好。5.對稱驅(qū)動型音箱60空紙盆音箱是倒相音箱的變形，又稱無輻射源式音箱、牽動紙盆音箱、輔助低音輻射器音箱。它是在導(dǎo)聲孔處貼附具有適當(dāng)質(zhì)量的紙盆，借用揚(yáng)聲器背向輻射波推動空紙盆。適當(dāng)加以控制可使空紙盆振動所產(chǎn)生的輻射聲與揚(yáng)聲器前向輻射聲同相，從而改善了音箱的低頻特性，提高了低頻頻響。6.空紙盆音箱617號筒式音箱號筒式音箱是揚(yáng)聲器紙盆的前面或后面加有木質(zhì)號筒的音箱。通常為了縮小體積，號筒被做成彎折式形狀，即折疊式號筒。號筒可以加在紙盆前面，稱為前向號筒型音箱，也可以加在紙盆后面，稱為后向號筒型音箱。62前向號筒型音箱的低音重放效果相當(dāng)于一種超大型音響重放系統(tǒng)，主要用于劇場主擴(kuò)音系統(tǒng)和效果擴(kuò)音系統(tǒng)上。背向號筒型音箱又叫做反射號筒音箱，號筒的方向與前向的相反，它作為家用高保真低音重放系統(tǒng)，吸引著音頻愛好者。雖然結(jié)構(gòu)不同，但原理及性能完全相同。號筒式音箱的高頻性能較好，主要用于大型的專業(yè)音響系統(tǒng)。63組合號筒音箱是將前向號筒音箱與背向號筒音箱組合起來而構(gòu)成的一種號筒音箱。其特性曲線體現(xiàn)了前后向兩種號筒型的特性。8組合號筒型音箱641.額定阻抗與阻抗特性

揚(yáng)聲器系統(tǒng)的額定阻抗一般由所采用的揚(yáng)聲器單元的額定阻抗來決定。這與前面所討論揚(yáng)聲器額定阻抗是相同的。2.2.4揚(yáng)聲器系統(tǒng)的一般特性在額定揚(yáng)聲器信號源的輸出功率時，可用一個純電阻代替揚(yáng)聲器作負(fù)載，此電阻的阻值即為揚(yáng)聲器的額定阻抗。揚(yáng)聲器單元的阻抗特性曲線額定阻抗是當(dāng)信號頻率大于揚(yáng)聲器共振頻率時對應(yīng)的第一個阻抗最小值ZC65但是揚(yáng)聲器系統(tǒng)的阻抗特性比揚(yáng)聲器單元的阻抗特性要復(fù)雜的多。這是因?yàn)閾P(yáng)聲器系統(tǒng)所用的揚(yáng)聲器單元多種多樣，并且加上了分頻網(wǎng)絡(luò)的影響以及箱體的影響，因而使整個揚(yáng)聲器系統(tǒng)的阻抗特性隨著結(jié)構(gòu)形式、單元類型和分頻器特性而產(chǎn)生較大的變化。例：封閉式和倒相式低音音箱的阻抗特性1.額定阻抗與阻抗特性661、封閉式低音音箱輻射阻抗特性曲線較裝箱前揚(yáng)聲器輻射阻抗特性曲線較平直，揚(yáng)聲器的諧振峰有所下降，并且諧振頻率有所提高。如下圖：圖中的fo為揚(yáng)聲器的諧振頻率。672、倒相式低音音箱輻射阻抗特性曲線較裝箱前揚(yáng)聲器輻射阻抗特性曲線平直，揚(yáng)聲器的諧振峰被吸收，在原來諧振頻率的兩側(cè)出現(xiàn)兩個小駝峰，并且低頻部分的頻率下延。如下圖：682.失真

同其它音響設(shè)備一樣，音箱也會出現(xiàn)失真。其結(jié)果是，音箱的重放聲和原聲相比有較大的差異，不能完全重放出原來的聲音。揚(yáng)聲器系統(tǒng)的失真，比揚(yáng)聲器單元復(fù)雜得多，它是由組成揚(yáng)聲器系統(tǒng)的各個部分的失真合成而得到的。包括組成系統(tǒng)的每個揚(yáng)聲器的非線性失真、箱體內(nèi)駐波及壁板振動引起的失真，分頻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的失真等。693頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)指音箱發(fā)出的聲壓級在有效頻率范圍內(nèi)的變化。例如，可寫成“40~18000Hz+4dB”。好的音箱應(yīng)避免在頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)較大的峰或谷。在低音區(qū)出現(xiàn)“峰”會使音箱產(chǎn)生非音樂內(nèi)容的“隆隆聲”，而出現(xiàn)“谷”，又會使音箱重放缺少臨場感。4效率音箱的效率由揚(yáng)聲器的效率決定。一般來說，靈敏度高的揚(yáng)聲器，其效率也比較高。705.額定頻率范圍與有效頻率范圍揚(yáng)聲器系統(tǒng)重放的額定頻率范圍由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)給定，揚(yáng)聲器系統(tǒng)實(shí)際能達(dá)到的頻率范圍稱為有效頻率范圍。6指向性不同的揚(yáng)聲器系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)和所使用的揚(yáng)聲器單元不同，所以揚(yáng)聲器系統(tǒng)的指向性也是不同的。在實(shí)際使用時，由于受使用環(huán)境的影響，音質(zhì)、音幅會產(chǎn)生變化，所以應(yīng)注意適當(dāng)選擇揚(yáng)聲器系統(tǒng)在室內(nèi)的擺放位置。其它的性能指標(biāo)諸如特性靈敏度級，最大輸出聲壓級，純音等性能指標(biāo)與揚(yáng)聲器單元的對應(yīng)參量的定義及測量方法基本相同。71分頻器的方式有兩種:

一種是功率分頻方式。功率分頻是將分頻網(wǎng)絡(luò)裝在功率放大器和揚(yáng)聲器之間，安裝在音箱之內(nèi)，將功率放大器輸出的全頻帶信號分頻后，按不同的頻段饋給高中低音揚(yáng)聲器。為了不使饋給揚(yáng)聲器的有效功率衰減過多，選擇分頻的電路力求簡單。功率分頻器的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，使用簡單，降低對操作人員的音樂知識等方面的要求。缺點(diǎn)：頻界線交叉區(qū)域過寬。72分頻器的方式有兩種:第二種是前級分頻方式。它是把分頻器接在前級放大器和功率放大器之間的一種方式。由于這種分頻方式必須使用兩個或三個獨(dú)立的功率放大器分別推動各頻段的揚(yáng)聲器單元，因而增加了放聲系統(tǒng)的成本，所以一般不用。但在一些高質(zhì)量的放聲系統(tǒng)中，人們常采用這種分頻方式。前級分頻器能有效地降低功率放大器的互調(diào)失真，這是它的一大優(yōu)點(diǎn)，同時調(diào)整非常方便。前級732.2.5揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理

一個全頻帶的聲音，低頻聲音的能量將占據(jù)整個頻帶的大部分，但它的音樂內(nèi)容卻僅為樂音的低音區(qū)。由于人的聽覺特性對低音的靈敏度低，所以對音箱的設(shè)計(jì)來說，其基本能完成的就是低頻響應(yīng)和分頻器的設(shè)計(jì)，它需要一定的理論知識。就技術(shù)而言，理想的重放聲系統(tǒng)應(yīng)能完全再現(xiàn)其輸入的時域波形。換句話講，它是一個線性系統(tǒng)，具有平坦的頻率響應(yīng)和純時延的線性相移，但目前實(shí)際上這是不可能的。

742.2.5揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理

1開口揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理主要目的：克服聲短路當(dāng)?shù)鸵魮P(yáng)聲器不加障板讓其自由輻射時，則揚(yáng)聲器的較低頻段的聲音就會在振膜兩面的空氣壓縮和稀疏過程中互相抵消，因而沒有低頻聲輻射，這種現(xiàn)象稱為聲短路。有限大障板和背面敝開型都屬于開口揚(yáng)聲器音箱。752.2.5揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理

把揚(yáng)聲器裝在障板上是避免聲短路的最簡單的方法，障板的形狀可異，障板越大，聲短路的頻率就越低，低音就越豐富。因而，使用無限大障板就可以獲得沒有聲短路現(xiàn)象的理想低頻輻射。實(shí)際上，障板不可能做成無限大，只能使用有限尺寸的障板。當(dāng)采用圓形障板且揚(yáng)聲器對稱安裝時，則在某一頻率開始以下就會產(chǎn)生聲短路現(xiàn)象，該頻率稱為截止頻率fc。一般來說，前后兩面所輻射的聲波到達(dá)接收點(diǎn)所產(chǎn)生的聲程差小于聲波的半波長時，發(fā)生聲短路。

76假設(shè)聲程差就等于圓障板的直徑d(半徑為r)，聲波波長為根據(jù)分析而所以即頻率小于85/r時產(chǎn)生聲短路。所以這是開口揚(yáng)聲器的下限頻率。77

開口揚(yáng)聲器系統(tǒng)（有限大障板和背面敞開型音箱）被廣泛用于收音機(jī)、收錄機(jī)、電視機(jī)中，這種系統(tǒng)是由障板向后彎折而形成了小障板和聲管組合。有時為了重放低頻聲音就需要大的箱體，但要特別避免出現(xiàn)振動。另外，在設(shè)計(jì)中為避免箱內(nèi)部產(chǎn)生駐波而引起共振，應(yīng)盡量使側(cè)板互相不平行，箱體尺寸比例彼此間不能為整數(shù)倍，并在箱內(nèi)貼玻璃棉或其它吸聲材料控制共振。

1開口揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理782封閉式揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理主要目的：一是聲短路問題；二是低頻性能問題。在此系統(tǒng)中，揚(yáng)聲器裝在完全封閉的箱體內(nèi)，把揚(yáng)聲器背面所輻射的聲波完全隔絕，從而避免了低頻時揚(yáng)聲器背面聲波的干涉，改善低頻效果，免除了聲短路現(xiàn)象。它的作用相當(dāng)于一個無限大障板，對于避免聲短路現(xiàn)象，封閉式揚(yáng)聲器系統(tǒng)是一個理想的結(jié)構(gòu)。79但是由于箱體密封，紙盆振動會使箱內(nèi)空氣反復(fù)的壓縮和膨脹，所以這種箱體的各部分必須具有足夠的強(qiáng)度，否則容易因箱板產(chǎn)生振動而影響性能。由于封閉式音箱的共振頻率與揚(yáng)聲器的共振頻率成正比，因此，要想獲得較低的系統(tǒng)低頻下限，必須采用共振頻率低的揚(yáng)聲器。例如，有的揚(yáng)聲器的共振頻率可達(dá)30Hz以下，采用這種揚(yáng)聲器時，音箱能得到較低的重放頻率。80為了使頻率響應(yīng)不出現(xiàn)明顯的峰谷值，在制作過程中，常常在音箱中充滿吸音材料。如玻璃纖維等。此時，揚(yáng)聲器向后輻射的聲能基本上都被箱內(nèi)的吸聲材料所吸收。封閉式音箱的優(yōu)點(diǎn)：音箱結(jié)構(gòu)簡單，易于設(shè)計(jì)制作音箱音色柔和，適用于高保真音樂欣賞。但它的不足也是顯而易見的，音箱效率低（揚(yáng)聲器向后輻射的聲能基本上都被箱內(nèi)的吸聲材料所吸收），體積較大。813倒相式揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理倒相式音箱是國內(nèi)較為流行的樣式，其特點(diǎn)是效率高，箱體相對較小，但設(shè)計(jì)比封閉式復(fù)雜。在封閉式音箱的前面板上開一個或幾個出聲孔，并在出聲孔后面安裝硬質(zhì)材料做成的倒相管（導(dǎo)聲管），就構(gòu)成了倒相式音箱。倒相管內(nèi)的空氣起著與紙盆類似的作用，形成一個附加的聲輻射器，通過合理設(shè)計(jì)倒相孔，當(dāng)箱內(nèi)發(fā)生共振時，將聲波相位倒轉(zhuǎn)180度，從而實(shí)現(xiàn)了聲波的反相。揚(yáng)聲器背后輻射的聲波可從倒相孔傳出，以補(bǔ)充揚(yáng)聲器發(fā)出的聲功率。82這樣，當(dāng)音箱的共振頻率等于或稍低于揚(yáng)聲器的共振頻率時，倒相孔輻射的聲波與紙盆前面輻射的聲波呈同相疊加，從而加強(qiáng)了低頻聲的輻射，這就是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之處。這樣使低頻段的聲音得到了加強(qiáng)，理論上可使聲功率加倍。實(shí)際上倒相式音箱的性能與許多因素有關(guān)，如開孔的位置，開孔的尺寸，音箱的體積與長寬比例等。因此倒相式音箱的箱體設(shè)計(jì)很復(fù)雜。83與封閉式音箱相比，倒相式音箱具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）效率高在封閉式音箱中，紙盆向后輻射的聲波被完全吸收，消耗在音箱內(nèi)部，因此有1/2的輻射功率被白白浪費(fèi)。而倒相式音箱則充分利用了揚(yáng)聲器的后輻射聲波，因而提高了低頻輻射聲壓級。84與封閉式音箱相比，倒相式音箱具有以下優(yōu)點(diǎn)：2）失真小封閉式音箱在其共振頻率附近紙盆振幅最大，故由定心支片等非線性移位所造成的失真也大。但在倒相式音箱中，在共振頻率附近紙盆的振幅卻最小。此時，音箱的輻射聲壓仍很高，這主要是由倒相孔輻射的，從而使非線性失真也減至最小。853）低音好與同體積的封閉式音箱相比，低頻重放的下限頻率得到了更好的擴(kuò)展。此時由于倒相孔的聲輻射作用，聲壓非常高。與封閉式音箱相比，倒相式音箱具有以下優(yōu)點(diǎn)：864）箱體小在相同的低頻重放下限頻率的條件下，倒相式音箱的體積大約是封閉式的百分之六十。與封閉式音箱相比，倒相式音箱具有以下優(yōu)點(diǎn)：倒相式音箱的不足之處是，音箱的設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，容易產(chǎn)生聲干涉現(xiàn)象。所以目前倒相式音箱品種很多，但魚龍混雜?；谶@個原因，選購理想的倒相式音箱不是一件容易的事情。倒相式音箱在日本和東南亞地區(qū)比較流行，約占音箱總數(shù)的百分之五十左右。我國的專業(yè)音響系統(tǒng)中普遍采用倒相式音箱。87人聲和各種樂音是一種隨機(jī)信號，其波形十分復(fù)雜?？陕犅曇舻念l率范圍一般在20~20KHz，其中語言的頻譜范圍約在150Hz~4KHz左右；而各種樂音的頻譜范圍可達(dá)40Hz~18KHz，人聲的能量主要集中在200Hz~3.5KHz頻率范圍。而揚(yáng)聲器是一種把可聽范圍內(nèi)的音頻電功率信號轉(zhuǎn)變成具有足夠聲壓級的可聽聲音，因此對它的要求主要就是：要求揚(yáng)聲器能“原汁原味”的把音頻電信號還原成逼真自然的聲音。使用一只揚(yáng)聲器要完成20~20000Hz的聲音輻射是不可能的。為了實(shí)現(xiàn)寬頻帶的聲音輻射，必須把兩個或兩個以上不同功能的揚(yáng)聲器組合起來，使各揚(yáng)聲器單元發(fā)揮各自的優(yōu)勢，揚(yáng)長避短，使輻射的音質(zhì)達(dá)到最佳。4組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理885.3.4組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)(音箱)的設(shè)計(jì)原理低頻段：為了使低音揚(yáng)聲器的低頻效果好，就要把低頻揚(yáng)聲器的諧振頻率設(shè)計(jì)得很低。為了達(dá)到此目的，對口徑較大的低音揚(yáng)聲器，需要把振動系統(tǒng)的質(zhì)量增加到幾kg，這樣就會使低頻揚(yáng)聲器在高頻時的力阻很高，因而效率極低。也就是說，讓低音揚(yáng)聲器僅在低頻段發(fā)揮其作用，不要參與中高頻的放音效果。中高頻段：在中、高頻策動下，中、高音揚(yáng)聲器因整個振動系統(tǒng)很輕，因此只有很小的阻抗，因而聲輻射的效率很高。中、高頻單元膜片做成較小的面積，目的有兩個：一是可減輕振動系統(tǒng)質(zhì)量；二是可以改善高頻指向性。這樣的揚(yáng)聲器諧振頻率都設(shè)計(jì)在幾百Hz以上，可在中、高頻獲得一定的靈敏度，完全不適用于低頻段工作。89

組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)除了具有頻響寬、指向性好和整個范圍輻射效率高以外，還有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)可分頻段組合，揚(yáng)長避短，最大限度地發(fā)揮各自的優(yōu)勢，減小非線性失真；(2)組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)的互調(diào)失真比單個揚(yáng)聲器的小；(3)組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)的瞬態(tài)失真比單個揚(yáng)聲器的小；組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是按頻段分別由低、中、高揚(yáng)聲器單元來重放，并在輻射聲場中使之合并，同時調(diào)整出均衡的、有層次的、能夠重放較寬頻帶聲音的放聲終端。要達(dá)到這一目標(biāo)，就需要在信號源與揚(yáng)聲器單元之間加接分頻網(wǎng)絡(luò)，以便把整個音頻信號分配到各個單元中去。90分頻器有多種分類：二分頻，三分頻和超低音分頻等等。在電影系統(tǒng)擴(kuò)聲用的組合揚(yáng)聲器箱一般只用到二分頻方式，而分頻點(diǎn)的選取一般與所用的低音揚(yáng)聲器的口徑有關(guān)，300mm的低音揚(yáng)聲器分頻點(diǎn)一般選為800~1000Hz;380mm的低音揚(yáng)聲器分頻點(diǎn)一般選為600~900Hz;460mm的低音揚(yáng)聲器分頻點(diǎn)一般選為500~800Hz?？趶皆酱?，低音效果越好。91廳堂、劇場擴(kuò)聲用組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)廳堂、劇場擴(kuò)聲用組合揚(yáng)聲器要求有更大的功率，更寬的頻率響應(yīng)，靈敏度高，失真小和較寬的指向性。一般采用倒相式和號筒式中、高頻的組合。在廳堂、劇場中常用話筒作為系統(tǒng)的信號源，因而常會出現(xiàn)較嚴(yán)重的聲反饋現(xiàn)象，這種反饋主要出現(xiàn)在指向性很小的低頻部分，因?yàn)榈皖l部分是全指向性的。因而，低頻性能就成了主要問題，一般低頻設(shè)計(jì)在45Hz就可以了。再小就容易引起聲反饋。

傳聲器拾音后，經(jīng)調(diào)音臺、周邊設(shè)備、功率放大器、音箱擴(kuò)出聲音，這種聲音又通過直接輻射方式或聲反射方式進(jìn)入傳聲器，使整個擴(kuò)聲系統(tǒng)產(chǎn)生正反饋，引起震蕩，出現(xiàn)嘯叫聲，這種現(xiàn)象稱為聲反饋。聲反饋92對高頻的要求則要寬一些，一般在15000~20000Hz。為了達(dá)到寬頻帶范圍的要求，常采用三分頻的組合揚(yáng)聲器，而分頻點(diǎn)的設(shè)置在低頻段一般在350~800Hz之間，中、高頻段一般在3500~5000Hz之間。中音單元常用紙盆式揚(yáng)聲器，要求效率高的組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)在中、高音范圍時都要用號筒式揚(yáng)聲器。廳堂、劇場擴(kuò)聲用組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)93家用組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)用作電視伴音或調(diào)頻廣播的組合揚(yáng)聲器一般都有立體聲，故要求較高。具體要求是：體積小、頻響寬、失真小、靈敏度高、指向性寬、對稱性好、成本不能太高。這種組合揚(yáng)聲器一般也要設(shè)計(jì)成倒相式，低音單元一般用小型高性能揚(yáng)聲器，5~6.5英寸的氣墊揚(yáng)聲器用得較多，一般設(shè)計(jì)成二分頻，高頻一般要求在12000Hz以上。可用于廣播、收音、電視伴音、錄音(放)機(jī)等場合。945分頻器的簡單設(shè)計(jì)分頻器的作用就是把頻率范圍較寬的音頻信號分解為低頻、中頻和高頻信號，也就是說，允許輸入的音頻信號中的低頻信號僅通過低音揚(yáng)聲器；中頻信號僅通過中音揚(yáng)聲器；高頻信號僅通過高音揚(yáng)聲器。1分頻器的作用由于如果低音揚(yáng)聲器送入了高頻信號成分，這時高頻率聲音表現(xiàn)不好。如果高音揚(yáng)聲器送入了低頻信號，會因低音的功率較大而燒毀高音頭音圈。所以分頻器還起到了保護(hù)揚(yáng)聲器的作用。951分頻器的類型功率分頻方式它是把分頻器接在功率放大器和揚(yáng)聲器單元之間的一種分頻方式。功率分頻器的參數(shù)與揚(yáng)聲器阻抗有密切的關(guān)系，而揚(yáng)聲器阻抗又是頻率的函數(shù)，根據(jù)阻抗值來調(diào)整分頻點(diǎn)。功率分頻器的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，且可以和組合揚(yáng)聲器組裝在一起，使用較為方便。961分頻器的類型前級分頻方式它是把分頻器接在前級放大器與功率放大器之間的一種分頻方式前級分頻方式的互調(diào)失真較小，但由于它必須用兩上或三個獨(dú)立的功率放大器分別推動各頻段的揚(yáng)聲器單元，因而增加了放聲系統(tǒng)的成本，所以一般不采用，只在高質(zhì)量的放聲系統(tǒng)中采用。972.幾種分頻器的簡單設(shè)計(jì)分頻器的設(shè)計(jì)主要是確定分頻點(diǎn)和衰減率分頻點(diǎn)是指分頻器高通、帶通和低通濾波器之間的分界點(diǎn)，常用頻率來表示，單位為赫茲。高低音兩分頻音箱只有一個分頻點(diǎn)，高、中、低三分頻音箱有兩個分頻點(diǎn)，分頻點(diǎn)應(yīng)根據(jù)各頻段揚(yáng)聲器單元或音箱的頻率特性和功率分配來具體確定。

分頻器一般由三種濾波器組成：即高通濾波器(HPF)，只讓某一頻率以上的電信號通過；低通濾波器(LPF)，只讓某一頻率以下的電信號通過；帶通濾波器(BPF)，只讓介于某兩個頻率之間的電信號通過。98高低音兩分頻音箱只有一個分頻點(diǎn)fc也稱為截止頻率，一般把從特性曲線的平坦區(qū)向降落區(qū)過渡時，下降到3dB的點(diǎn)對應(yīng)的頻率fc稱為截止頻率。，衰減率是指分頻點(diǎn)以下曲線下降的斜率，一般以每倍頻程下降多少dB來表示(dB/oct)。分頻器按其衰減率一般可分為每倍頻程-6dB、-12dB及-18dB三種。99一般來說衰減越大，分頻得越徹底，從而音質(zhì)也較好。對應(yīng)每倍頻程-6dB、-12dB及-18dB三種的每頻段元件數(shù)為一個、二個及三個L、C元件，分別稱作一單元、二單元和三單元分頻器。而由于元件數(shù)越多，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，調(diào)整就越困難，且插入損耗較大。所以-18dB衰減率的分頻器用得較少，常用的分頻器是-6dB/oct和-12dB/oct分頻器。100-6dB/oct的分頻器-12dB/oct的分頻器101分頻器按頻段可分為二分頻和三分頻兩種，按連接方式可分為串聯(lián)式與并聯(lián)式兩種。-6dB/oct的分頻器。這是實(shí)際使用中最簡單的一種分頻器，其二分頻的低通部分只有一個電感，高通部分只有一個電容，有串聯(lián)和并聯(lián)兩種連接方式。圖5―25二分頻-6dB/oct的分頻器102設(shè)Zc為揚(yáng)聲器額定阻抗，fc為濾波器的截止頻率。103二分頻-6dB/oct的分頻器頻率特性如圖所示。圖中低通和高通的截止頻率都為fc，所以，從fc開始下降6dB所對應(yīng)的倍頻程分別為fc/2和2fc。104

圖中由L組成LPF電路；C、L1組成BPF電路；C1組成HPF電路。三分頻-6dB/oct的串聯(lián)和并聯(lián)形式的分頻器電路圖105fc就是低頻和中頻的分頻點(diǎn)；這里的fH就是中頻和高頻的分頻點(diǎn)。Zc仍是額定阻抗。H106衰減器圖5―31三種形式的衰減器(a)連續(xù)式；(b)步進(jìn)式；(c)復(fù)合式組合揚(yáng)聲器系統(tǒng)中由于低、中、高音三個單元的靈敏度不一樣，為了使整個高、中、低頻聲音平衡，一般要在中、高頻通路中接入衰減器，以實(shí)現(xiàn)功率匹配。衰減器一般都可手動調(diào)整。107設(shè)計(jì)分頻器時的注意事項(xiàng)(1)相位糾正。組合揚(yáng)聲器的性能與分頻器和揚(yáng)聲器的安裝位置而引起的相移有著密切關(guān)系。如果設(shè)計(jì)中不注意相移問題，組合揚(yáng)聲器的其它性能而再好也是沒用的，最終將會產(chǎn)生失真，使頻響曲線出現(xiàn)較大的峰谷.通常情況下，由安裝位置造成的相移為：—6dB/oct分頻器在分頻點(diǎn)fc時的相移為900；—12dB/oct分頻器在分頻點(diǎn)fc時的相移為1800；—18dB/oct分頻器在分頻點(diǎn)fc時的相移為2700；108—6dB/oct型的分頻器可通過調(diào)整高、低音揚(yáng)聲器輻射面在輻射方向上的聲程差來使高音揚(yáng)聲器產(chǎn)生900的延遲，以達(dá)到高、低音在輻射方向上為同相輻射狀態(tài)。—12dB/oct型的分頻器由于在分頻點(diǎn)fc時的相移為1800，因此在連接時，把高、低頻揚(yáng)聲器的相位反接，就可以保證同相輻射了。109(2)阻抗補(bǔ)償。在計(jì)算分頻器頻率時，要用到揚(yáng)聲器的額定阻抗Zc。前面對分頻器分析所給出的頻率特性就是在額定阻抗Zc為恒定值的前提下得到的。實(shí)際上，揚(yáng)聲器的Zc并非恒定值，而是隨著工作頻率的變化而變化，且變化較大，在最低共振頻率f0時揚(yáng)聲器的阻抗曲線產(chǎn)生一個大峰值，而從中頻段開始向高頻段呈上升趨勢。設(shè)計(jì)分頻器時的注意事項(xiàng)110因此必須通過補(bǔ)償將低頻的阻抗峰值降下來，同時將中、高頻段的阻抗也要壓下來成為一個與頻率無關(guān)且恒等于額定阻抗的阻抗特性，這樣就能保證分頻器的良好特性。這種方法稱為阻抗補(bǔ)償。1.低頻段阻抗補(bǔ)償為了控制低頻揚(yáng)聲器在諧振頻率f0處的阻抗上升，可以在低音揚(yáng)聲器上并聯(lián)一個RLC串聯(lián)諧振電路，使之固有諧振頻率和揚(yáng)聲器的諧振頻率f0相同。1112.高頻段阻抗補(bǔ)償為了抑制高頻部分的阻抗上升，常采用的方法是：將RC串聯(lián)回路并接在揚(yáng)聲器兩端。112(3)揚(yáng)聲器極性的確定。在制作、維修、選購揚(yáng)聲器時，要特別注意揚(yáng)聲器的正負(fù)極。在裝配音箱時，如果把“+-”極接反，揚(yáng)聲器就會產(chǎn)生相位失真。揚(yáng)聲器必須按正確極性接入分頻網(wǎng)絡(luò)。一般來說，紅正黑負(fù)。但在維修揚(yáng)聲器和音箱時，會經(jīng)常見到國內(nèi)外的揚(yáng)聲器生產(chǎn)廠家的標(biāo)識不一致。設(shè)計(jì)分頻器時的注意事項(xiàng)測試方法：將萬用表撥在1mA檔上，表棒接揚(yáng)聲器兩端子，用手指輕微而緩慢壓振膜，使萬用表指針向正方向偏轉(zhuǎn)。這時可規(guī)定，接正表筆的一端為揚(yáng)聲器的正極，另一端為負(fù)極。113(4)分頻器中的電感和電容。要求繞制分頻器電感的導(dǎo)線損耗要盡可能小，所以，一般選取的導(dǎo)線相對粗一些，線圈的直流電阻不能大于揚(yáng)聲器阻抗的十分之一，通常用0.8~1.5mm直徑的漆包線繞成空心線圈。當(dāng)電感量要求較大時，為了獲得足夠低的直流電阻，應(yīng)采用截面積足夠大的鐵氧體，以保證線圈的失真盡可能小。還應(yīng)注意多只電感的放置應(yīng)使