- 監(jiān)聽音箱的設(shè)計(jì)及制作
- 驅(qū)動單元的選擇
- 音箱的箱體制作
- 采用二分頻方式
- 盆架設(shè)計(jì)成適合特殊的長沖程音圈
一、設(shè)計(jì)及制作
由于普通家庭室．內(nèi)空間不夠?qū)挸?，要求音箱做得盡可能小巧一些，擺放在室內(nèi)不致引人注意。然而，音箱的效率no與箱體容積VB和低頻-3d8滾降點(diǎn)f3有以下關(guān)系：
no＝kn•f33•VB
上式中，kn是箱體系數(shù)，對于設(shè)計(jì)良好的低音反射式音箱，kn＝2x10-6；對于優(yōu)質(zhì)的密閉式音箱則kn＝10-6。箱體容積VB的單位是l(升)，f3的單位是Hz(赫)。因此，若要減小箱體容積，就必須升高-3dB低頻滾降頻率使低頻響應(yīng)變差，再不然就只好允許音箱在較低的頻率下工作。如今的大功率功放一般都具有足夠的功率富余量，用它們驅(qū)動低頻率音箱已不成問題，因此某些精心設(shè)計(jì)的小音箱也有可能具有較寬的帶寬和較好的低頻響應(yīng)。當(dāng)然，箱體容積不能無限制地減小，以免超過揚(yáng)聲器功率極限而燒壞音圈或增大音箱的非線性失真。
本音箱的設(shè)計(jì)者通過精心設(shè)計(jì)使小容積箱體與優(yōu)良音質(zhì)這兩個(gè)看起來互不相容的屬性成功地實(shí)現(xiàn)了恰當(dāng)?shù)募骖?。低音反射和分頻濾波器的調(diào)諧都計(jì)算得非常正確，結(jié)實(shí)的箱體無任何共振。當(dāng)然，使用Scan-Speak公司的high-end驅(qū)動單元也是本音箱取得成功的重要因素之一。經(jīng)試聽，本音箱的音質(zhì)非常接近比它大得多的音箱，以致許多試聽者(他們看不見被試音箱)以為他們正在聆聽體積較大的音箱．
1、采用二分頻方式
兩路揚(yáng)聲器系統(tǒng)受蔑視和嘲弄的時(shí)代已經(jīng)一去不復(fù)返，四路或五路系統(tǒng)在曇花一現(xiàn)之后已經(jīng)逐漸減少，許多high-end音箱制造廠家又回到了兩路或三路系統(tǒng)。然而，多年來音響界面臨一個(gè)問題，即兩路和三路系統(tǒng)相比哪個(gè)更好一些?本音箱的設(shè)計(jì)者認(rèn)為，只有當(dāng)全部條件都是已知時(shí)才能找到這個(gè)問題的正確答案。即便到了這一步也要記住，任何多路系統(tǒng)都是折衷的結(jié)果。理想的解決方案是音箱只使用一只驅(qū)動單元，由該單元為20Hz-20kHz整個(gè)音頻范圍提供筆直的相位和頻率響應(yīng)。由于目前還沒有這種理想的全音域驅(qū)動單元，迫不得已才用兩只或三只驅(qū)動單元來重放音頻范圍的聲音。在這些單元的分頻點(diǎn)上不可避免地會產(chǎn)生一些難以消除和補(bǔ)救的誤差，這正是大多數(shù)音箱生產(chǎn)廠家限制分頻點(diǎn)的數(shù)量(即限制驅(qū)動單元數(shù)量)的原因所在。
多路系統(tǒng)驅(qū)動單元的選用取決于重放所需的聲壓。例如，要求低音具有很高的聲壓級(SPL)，則需使用一只口徑25cm以上的低音單元。遺憾的是，這種大口徑驅(qū)動單元具有低頻響應(yīng)隆起的傾向，不宜用于1kHz以上頻率，也不宜用于兩路系統(tǒng)，因?yàn)槟壳暗母咭魡卧€不能覆蓋1kHz-20kHz頻率范圍。28mm球頂高音單元通常不能可*地重放2kH2—3kHz的聲音，19mm球頂高音單元的低端極限頻率則高達(dá)4kHz-51kHz。它們的低端頻率響應(yīng)與大口徑低音單元的高端頻率響應(yīng)不能實(shí)現(xiàn)平滑的過渡。
如果允許低音范圍的聲壓級低于100dB，則可使用一只口徑較小的低音單元。在這樣低的聲壓級下通常難以使低頻響應(yīng)下潛到50Hz以下，但本音箱使用的Scan-Speakl5cm低／中音單元在低頻下卻能產(chǎn)生足夠的聲輸出并能令人滿意地重放2kHz-3kHz的聲音，這樣就不必使用中音單元了。某些口徑較小的低音單元設(shè)計(jì)成能在較小的音箱中令人非常滿意的重放低音，本音箱使用的低／中音單元就是一個(gè)很好的例證。
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2、驅(qū)動單元的選用
本音箱的驅(qū)動單元選用丹麥Scan-Speak公司的產(chǎn)品(見圖2)。該公司原本是獨(dú)立的制造廠家，幾年前被Vifa公司收購后成為Vifa公司的high-end產(chǎn)品分部。Scan-Speak公司的驅(qū)動單元大都是手工制作的高品質(zhì)錐盆式和球頂式產(chǎn)品，它在上世紀(jì)八十年代推出的D2905／990000型Revelator(啟示者)高音揚(yáng)聲器曾在全世界獲得很高的榮譽(yù)，被認(rèn)為是市場上最好的球頂高音揚(yáng)聲器之—。
本音箱使用的15w8530K00型15cm低／中音單元也屬于“Revelator”系列，其盆架設(shè)計(jì)成適合特殊的長沖程音圈并便于氣流通過。由于不存在共振，增強(qiáng)的紙盆具有極好的阻尼作用而且紙盆支環(huán)具有良好的線性，該單元在同類產(chǎn)品中能提供最真實(shí)的重放和動態(tài)性能。
直到現(xiàn)在，Scan-Speak公司生產(chǎn)的高音單元全部是織物球頂式，只有本音箱使用的D2904／980000型28mm高音單元是該公司最新推出的鋁球頂式產(chǎn)品。任何球頂?shù)穆晧侯l率響應(yīng)都有一系列的谷點(diǎn)(零點(diǎn))，它們出現(xiàn)在聲波到達(dá)球頂頂點(diǎn)與邊緣之間的路徑差正好是聲波在空氣中傳播路徑的入／2倍的頻率上。結(jié)果在這些零點(diǎn)附近產(chǎn)生相位差，使軸向聲輸出朝向零點(diǎn)逐漸減小。
出現(xiàn)零點(diǎn)的頻率fn是球頂高度h的函數(shù)。28mm鋁球頂?shù)膆＝5mm，于是
fn＝C／入＝345／5×（10）-3＝69kHz
因此，第一個(gè)谷點(diǎn)出現(xiàn)在34.5kHz。當(dāng)球頂單元由裝在邊緣的相同直徑的音圈來驅(qū)動時(shí)，第一個(gè)分裂共振出現(xiàn)在第一個(gè)相位零點(diǎn)(即本例中的34.5kHz)的附近，該頻率遠(yuǎn)高于人的聽覺范圍。該高音單元的共振頻率較低(500Hz)，它在重放最高頻率時(shí)由一個(gè)單獨(dú)懸掛的特制擴(kuò)散段來使聲音實(shí)現(xiàn)線性化。它的聲音非常開闊、清晰并富于細(xì)節(jié)。
3、分頻濾波器
本音箱的無源分頻濾波器為兩個(gè)驅(qū)動單元分別提供相應(yīng)的高、低音頻段，它經(jīng)過仔細(xì)設(shè)計(jì)使驅(qū)動單元的特性與箱體達(dá)到匹配，制作時(shí)不要輕易改變?yōu)V波器電路和驅(qū)動單元。
分頻濾波器的電路見圖3。低／中音單元的1階低通濾波部分主要由電感L1與電容C1組成，其頻響滾降率為每倍頻程6dB。網(wǎng)絡(luò)R1-C1在高頻下對該單元(LSl)的阻抗增加起補(bǔ)償作用，沒有它濾波器就不能正常工作。為了盡量減小L1的內(nèi)阻，該電感用直徑0．5mm的漆包銅線絞合成厚1.5mm的Tritec絞合線繞7圈制成盤狀空芯電感，其電感量為2.2mH，內(nèi)阻為0．52歐。使用絞合線的另一優(yōu)點(diǎn)是集膚效應(yīng)小。
高音單元的3階高通濾波部分由C2、C3和L2組成，其頻響滾降率為每倍頻程18dB。由于兩個(gè)單元的靈敏度不相同，分壓器R1-R3使加到高音單元LS2的功率衰減5dB，以便使兩個(gè)單元的聲輸出保持一致。C2和C3對音箱的性能有很大影響，必須由高品質(zhì)電容器來擔(dān)任，至少要用金屬化聚丙烯(MKP)電容器。據(jù)設(shè)計(jì)者介紹，C2最好是由一只1pF與一只4.7pF的錫箔式(KPSn)電容器并聯(lián)組成，C3則由兩只并聯(lián)的10uFMKP電容器與一只47uFKPSn電容器串聯(lián)組成。但試聽時(shí)，在裝有MKP電容器的樣品與另一個(gè)裝有KPSn電容器的樣品之間并末聽出差別。[page]
整個(gè)濾波器的分頻頻率設(shè)計(jì)在2kHz，主要目的是在低／中頻響應(yīng)與高頻響應(yīng)之間實(shí)現(xiàn)無縫的過渡。從圖4所示的頻響特性曲線查覺不到分頻點(diǎn)，說明本音箱分頻濾波器的設(shè)計(jì)是成功的。由于元件數(shù)量少，分頻濾波器可裝在一塊自制的或市售的分頻濾波器印制電路板上，如圖5所示。該圖左邊的盤狀線圈就是用絞合線繞制的空芯電感L1。注意，LSl和LS2兩個(gè)驅(qū)動單元必須按圖3所示的極性進(jìn)行同相連接，否則會嚴(yán)重降低音箱的性能。
4、箱體制作
本音箱的箱體制作比較簡單，只需按圖6所示將．6塊具有相應(yīng)開口的箱板緊固在一起即可，無需使用加強(qiáng)板或支柱。高音單元裝在偏離面板中央的位置和前面板兩側(cè)倒成圓角是為了獲得正確輻射方向因而采取的措施。此外，與通常的做法相比，低音反射口不是位于前面板而是位于箱體背后。該反射口內(nèi)接的出聲管可用直徑35mm、長123mm稍具錐度的聚氯乙烯塑料管制成。
為了避免箱體共振，對兩側(cè)箱板和上、下面板使用22mm厚的中密度纖維板(MDF)，前面板則使用30mm厚的MDF。6塊箱板的內(nèi)表面最好全部貼上4mm厚的鉛皮(但較貴)，也可貼上相同厚度的瀝青油毛氈進(jìn)行聲阻尼。在箱板開口處應(yīng)仔細(xì)地將阻尼材料剪掉，以免妨礙驅(qū)動單元和出聲管的安裝。
如圖6所爾，兩個(gè)驅(qū)動單元應(yīng)平齊地嵌裝在前面板上，否則頻率響應(yīng)會出現(xiàn)若干谷點(diǎn)。后面板上的音箱接線板也采用相同的嵌裝方式，不過后者只是為了美觀。該接線板具有兩只連接喇叭線的大型接線柱，如果打算采用雙線分音(bi-wir-ing)連接方式，則可選用具有四只接線柱的音箱接線板。分頻濾波器電路板裝在箱內(nèi)底板上，再用優(yōu)質(zhì)喇叭線把它與驅(qū)動單元和音箱接線柱連接起來。箱體外表可按各人愛好進(jìn)行噴漆或貼面裝飾。
二、實(shí)測結(jié)果
為了真實(shí)而全面地了解本音箱的性能，試驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行初步試聽，再進(jìn)行儀器測試，最后進(jìn)行仔細(xì)試聽。結(jié)果表明，儀器測試與試聽結(jié)果非常一致，一切都在意料之中，實(shí)際試聽的效果比儀器測試結(jié)果還要好一些。
本音箱的頻率特性見圖4。對其總的平坦響應(yīng)和100Hz附近的少許加重不再重復(fù)說明。500Hz附近的頻率響應(yīng)有少量下陷，750Hz附近有1.5dB的輕微隆起，這些瑕疵無損于實(shí)際性能。它們肯定不是低／中音單元引起的，因?yàn)樵搯卧念l率響應(yīng)平直得像一支鉛筆。實(shí)際上它們是因前面板尺寸較小而引起的，大多數(shù)小型音箱都存在類似現(xiàn)象。圖4中用虛線表示的曲線是在低音反射口前面直接測得的低頻響應(yīng)。該反射口調(diào)諧到40Hz，圖7的阻抗特性更清楚地表明了這點(diǎn)。該圖還表明本音箱的阻抗不低于7歐姆，這意味著任何適當(dāng)?shù)墓Ψ哦伎梢则?qū)動它。但最好使用功率儲備量大的功放，因?yàn)楸疽粝涞撵`敏度較低(距離lm處約為85。5dB／W)。
三、試聽評價(jià)
儀器測試固然重要，但音箱的使用性能只能通過仔細(xì)試聽來作出最后評價(jià)。盡管本音箱容積較小、貌不驚人，但能產(chǎn)生非常開放而真實(shí)的聲音，用于重放優(yōu)良的現(xiàn)場錄音時(shí)效果更佳。它在中音和高音范圍重放的聲音細(xì)節(jié)使人聯(lián)想到靜電式音箱，低音緊實(shí)、不加渲染且下潛之深出人意料，其低頻響的-3dB點(diǎn)位于40Hz附近。
正如人們對優(yōu)質(zhì)監(jiān)聽音箱所期待的那樣，本音箱不偏向任何一種音樂，它重放古典音樂、爵士樂和通俗音樂都同樣地完美、圓潤和自然。重放帕瓦羅蒂、里德、菲茨杰拉德和布賴特曼等富有特色的歌聲與重放帕爾曼的小提琴聲、古德曼的單簧管聲和威廉斯的吉他聲都一樣地真實(shí)。總之，本音箱是那種使你很快忘記試聽并完全沉浸在音樂之中的少數(shù)音箱之一。
然而必須記住，即便是性能這樣好的小型音箱，其低頻性能也存在某些局限性。不過本音箱的低頻局限性并不突出，只是在與大型音箱直接對比時(shí)才變得明顯。此時(shí)需要使用容積比本音箱大10倍的大型音箱才能顯露出低頻性能的差別。
由于低音反射口位于箱體背后，本音箱不宜直接面朝墻壁擺放。但在試聽時(shí)把它放在墻壁附近得到的效果比遠(yuǎn)離墻壁好，此時(shí)低音格外溫暖，遠(yuǎn)離墻壁時(shí)則聲音顯得較為冷艷。
