Hi-Fi音箱基礎(chǔ)知識

時間：2024-09-02 03:56:59 音響師

Hi-Fi音箱基礎(chǔ)知識

　　由于單只揚聲器重放聲音的頻率范圍有限，故高保真音箱通常采用多只不同頻率的揚聲器單元組合放聲。那么，為了方便大家，下面是小編整理的關(guān)于Hi-Fi音箱基礎(chǔ)知識，歡迎大家閱讀瀏覽。

Hi-Fi音箱基礎(chǔ)知識

　　一、音箱的分類

　　按音箱結(jié)構(gòu)可以分為封閉式音箱、倒相式音箱、空紙盆音箱、迷宮式音箱、號筒式音箱等種類。

　　1 封閉式音箱

　　封閉式音箱在所有的音箱中是最簡單的揚聲器系統(tǒng)，它的外形結(jié)構(gòu)除前面留有安裝揚聲器的開口外，箱體全部進行密封，而且在箱內(nèi)填充有多孔纖維吸音材料。當有音頻電流通過揚聲器時，揚聲器振膜產(chǎn)生振動，推動揚聲器紙盆前面的聲波向四周輻射，而紙盆后面的聲波則被吸音材料所吸收，這就將揚聲器的前向輻射聲波和后向輻射聲波完全隔離開來，從而有效避免了聲短路現(xiàn)象。又由于密閉式箱體的存在，增加了揚聲器運動質(zhì)量產(chǎn)生共振的剛性，使揚聲器的最紙共振頻率上升，提高了低頻響應。這種音箱的聲音有些深沉，但低音分析力好。由于封閉式的箱體一般較小，容積有限，箱內(nèi)空氣對揚聲器形成一個附加的彈性作用，紙盆后面的氣墊會對紙盆施加反驅(qū)動力，這種作用會使揚聲器的固有諧振頻率提高，而使低頻響應變差，所以現(xiàn)在常采用諧振頻率低的像皮邊揚聲器制作音箱。封閉式音箱的靈敏度較低，但可使用輸出功率大的放大器，而且其結(jié)構(gòu)相對較為簡單，容易設(shè)計，方便放置，所以廣泛地應用于家庭及小型娛樂場所。

　　除揚聲器口外，其余部分全部封閉的音箱，揚聲器紙盆前后被分隔成兩個互不通氣的空間，一個是無限大的箱外空間，一個是具有一定容積的密閉箱內(nèi)空間，消除了揚聲器紙盆前后的聲短路及干涉現(xiàn)象，但由于箱體密封，紙盆振動會使箱內(nèi)空氣產(chǎn)生反復的壓縮和膨脹過程，所以這種箱體的各部分應具有足夠的強度和密閉性能,否則,容易產(chǎn)生板振動而影響特性。其主要特點是音色純正，但靈敏度偏低，適用于家庭音響。

　　2 倒相式音箱

　　也叫低音反射音箱，這種音箱在箱體前面開一個或幾個出聲孔，音箱外形結(jié)構(gòu)開孔位置和形狀多種多樣，有的只開一個孔，有的開幾個孔。大多數(shù)孔內(nèi)還裝有聲導管，聲導管的形狀也有多種多樣。它的工作原理是：揚聲器向后輻射的聲波與箱內(nèi)空氣發(fā)生共振，然后通過聲導管將聲波相位倒轉(zhuǎn)180度，由聲導管開口處輻射出去。由于從揚聲器紙盆后面輻射出的聲波在相位上同揚聲器前向輻射的聲波正好倒相，所以稱這種音箱為倒相式音箱。由于從聲導管開口輻射出的聲音與揚聲器前向輻射的聲音在到達音箱前方時是同相疊加的，所以它能提供比封閉式音箱更寬的頻帶，低音揚聲器單元的輻射效率也由此大大提高。為使重放頻帶內(nèi)聲導管開口輻射出的聲音與揚聲器前向輻射出的聲音正好同相，就必須很好地選擇所用揚聲器的參數(shù)值，精心地設(shè)計音箱。在理想情況下，重放頻率要從揚聲器最低共振頻率的80%開始，均勻平坦地展開，以獲得寬廣的頻率范圍。

　　倒相式音箱用較小的箱體就能重放出豐富的低音，失真比較小，性能也比較穩(wěn)定，是目前應用最廣泛的一個種類型，但它的設(shè)計及制作較為復雜。近年來為展寬低音重放頻段，將吸聲材料填充在聲導管內(nèi)，作成半封閉箱以控制倒相作用，使之緩沖一些，用降低共振頻率來達到展寬低音重放頻段的目的。結(jié)果使倒相音箱變成了半封閉狀態(tài)，這種音箱叫阻尼型倒相音箱。

　　也稱倒相式開孔箱，低頻放射式音箱，是系在音箱面板上開有倒相孔(槽)的一類音箱。由于開有孔，箱內(nèi)的聲音便可以輻射到外面來。

　　倒相式音箱又稱低頻放射式音箱，也是目前多媒體音箱中最常用的箱體設(shè)計。它和密閉式音箱不同之處在于，音箱的前面設(shè)計了筒形的倒相孔，以使箱體內(nèi)外的空氣流通，它有比密閉箱更高的功率承受能力和更低的失真，量感足、靈敏度高，既適用于一般家庭，也可用于大廳或?qū)I(yè)場所。

　　3 空紙盆音箱

　　又叫被動式低音輻射音箱或無源輻射器，是在倒相式音箱的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型揚聲器系統(tǒng)。它是用空紙盆代替倒相式音箱中的聲導管，由普通的揚聲器、一個空紙盆裝置裝在封閉式箱體內(nèi)構(gòu)成的，空紙盆裝置是普通揚聲器去掉音圈和磁路系統(tǒng)只用其紙盆和支撐系統(tǒng)構(gòu)成。目前，常將空紙盆裝置設(shè)在音箱面板的下部，這樣，不僅中、低音頻段的聲壓不易受到地板的影響，揚聲器的高度也恰到好處，使音像定位在恰當?shù)母叨取Ａ硗猓占埮韫ぷ髟诔鸵纛l段時，可以利用地板的反射作用來提高輻射效率，從而進一步增強低音效果。

　　空紙盆音箱是利用了箱內(nèi)空氣和振動系統(tǒng)(主要是紙盆)的質(zhì)量形成的共振，由揚聲器的振動再通過空氣去激勵空紙盆，便之作相應的振動。從這點看，它類似用聲導管內(nèi)空氣質(zhì)量和音箱內(nèi)空氣所形成的共振原理，和倒相揚聲器系統(tǒng)十分相似。它們的基本工作過程也是相同的，都是揚聲器后向輻射聲經(jīng)過一定裝置倒相后，與前向輻射聲處于同相。但是，在超低音頻段，空紙盆音箱的振幅比倒相音箱的振幅更低些，更接近于封閉音箱，即空紙盆音箱在整個頻帶范圍內(nèi)可以有效地抑制揚聲器振動幅度的增長，抑制了倒相音箱中反射出聲孔的不穩(wěn)定的聲音。空紙盆音箱還具有重放頻帶靈敏度比較高、具有安裝方便等特點。

　　4 迷宮式音箱

　　這是倒相式音箱的一種變形，其結(jié)構(gòu)在揚聲器背后設(shè)置有吸聲性壁板做成的聲導管，這種導管的長度正好等于需提升的低頻聲波長的一半，這樣，導管開口的輻射聲正好與的揚聲器前向輻射聲同相疊加，從而使總輻射聲壓得到了加強。但是，當導管長度等于四分之一波長時，情況正好相反，會產(chǎn)生逆共振現(xiàn)象。因此，在設(shè)計時要設(shè)法將這個低頻下限值選為揚聲器的最低共振頻率。理論上講，聲迷宮音箱會衰減來自錐盆后面的聲波，阻止反射到開口端而影響低音揚聲器的輻射。而實際上，它具有輕度阻尼和調(diào)諧作用，增加了揚聲器在共振頻率附近或以下的聲輸出，并在增強低音輸出的同時能迅速減小振幅量。

　　5 號筒(角)式音箱

　　有前向號筒(角)、背向號筒(角)式、組合號筒(角)式等類型。它的箱體背面全密封，箱體內(nèi)的空氣壓力都加至揚聲器錐盆背面，為保持錐盆前后壓力平衡，號筒(角)裝置一般都放在揚聲器前面。前向號筒(角)式音箱的低音重放效果相當于一種超大型音響重放系統(tǒng)，背向號筒(角)式又叫反射號筒(角)音箱，在結(jié)構(gòu)上可以直接看到所用的揚聲器，它的號筒(角)大部分向后折疊。組合號筒(角)式就是將前向號筒(角)音箱和折疊號筒(角)音箱組合起來構(gòu)成的音箱形式。號筒(角)式音箱的號筒(角)一般采用木質(zhì)材料，號筒(角)口的大小取決于所要求輻射的截止頻率。截正點頻率要求低的話，號筒(角)的口徑就要大。號筒(角)式間箱的作用原理與倒相式音箱相類似，但低頻響應不如封閉式音箱和倒相式音箱好，但它的聲音傳輸效率最高，多用在廳常、劇場主擴音系統(tǒng)和效果擴音系統(tǒng)上。除此之外，還有對稱驅(qū)動式音箱、克爾頓音箱、聲矩陣式音箱、多導管式音箱等。

　　二、音箱(揚聲器系統(tǒng))的性能指標

　　1 聲壓頻率特性

　　一個性能優(yōu)越的揚聲器系統(tǒng)，它的重放頻帶范圍，理想情況下應該在人耳能聽到的16-20kHz頻率范圍。結(jié)合較大聲壓級的超低音重放、盡量減少失真的要求，一般都把重放頻率范圍設(shè)定為30-20kHz，而且希望系統(tǒng)在各個聽音點的響應特性盡量均勻。通俗地講就是，在整個聽音環(huán)境里，每個地方聽到的聲音大小都是一樣的。

　　2 指向性和指向頻率特性

　　在揚聲器系統(tǒng)正面軸向水平30度和60度方向上測得的頻率特性叫做該系統(tǒng)的指向頻率特性，指向性指的是揚聲器系統(tǒng)輸出的聲壓級隨聲音輻射方向變化的特性。它受分頻點頻率、音箱結(jié)構(gòu)形式、揚聲器配置方法和分頻網(wǎng)絡(luò)元件值等因素的影響。所用的揚聲器種類不同時，低音、中音和高音輻射到空間的指向性、聲平衡性等特性都不相同。

　　3 最大輸出聲壓級

　　揚聲器系統(tǒng)的輸出聲壓級與揚聲器一樣，是指在輸入1W噪聲電壓信號的條件下，將標準測量傳聲器放在揚聲器正面1m處測得的聲壓級的算術(shù)平均值。使用揚聲器系統(tǒng)時，在某個距離上系統(tǒng)的聲壓量是否滿足要求，都是用最大輸出聲壓級這個參數(shù)來衡量的。

　　4 阻抗特性

　　揚聲器系統(tǒng)的電氣阻抗特性由所用揚聲器單元的種類、性能以及分頻網(wǎng)絡(luò)元件等許多因素決定。針對不同的頻率點，阻抗會不相同，一般用阻抗頻率特性曲線來表示系統(tǒng)的阻抗特性。揚聲器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式不同，阻抗特性也有明顯變化。

　　5 諧波失真特性

　　揚聲器系統(tǒng)的諧波失真特性與單個揚聲器單元的諧波失真特性不同，它是由各個低音、高音等單元的失真特性綜合而成的，而且還和音箱箱體、分頻元件等有直接關(guān)系。這就要求在設(shè)計、使用揚聲器系統(tǒng)時，應該根據(jù)實際情況，在重放頻帶內(nèi)盡量使失真減小到最低值。否則，揚聲器系統(tǒng)的失真特性會不理想。

　　6 耐輸入能力

　　加到揚聲器系統(tǒng)上的輸入信號是通過分頻器將低音、高音分開后，分別供給各個揚聲器單元的，所以加在每個單元上的輸入信號的大小是不同的。從系統(tǒng)整體性能考慮，主要是要限制集中于高頻段的連續(xù)信號，防止高音揚聲器單元過載損壞;低音、中音揚聲器單元應該考慮能輸入功率比較大的信號。

　　三、音箱分頻網(wǎng)絡(luò)

　　由于單只揚聲器重放聲音的頻率范圍有限，故高保真音箱通常采用多只不同頻率的揚聲器單元組合放聲。要使不同頻帶的揚聲器單元組合放聲。要使不同頻帶的揚聲器單元工作在各自的最佳頻率范圍，則需要性能優(yōu)良、設(shè)計合理的分頻網(wǎng)絡(luò)。分頻網(wǎng)絡(luò)又稱分頻器，其分頻方式有兩種類型：一類是電子分頻器，另一類是功率分頻器。

　　電子分頻又稱有源分頻，分頻器設(shè)置在功放之前。它設(shè)計制作調(diào)試都較簡單，能獲得較好的分頻效果。但分頻后的信號，各需獨立的功率放大器，故整體電路復雜，成本高。

　　輸入信號經(jīng)過前置放大器后，其輸出信號送入電子分頻器，從分頻器輸出的低頻、中頻和高頻三個頻段的信號分別經(jīng)各自的放大器放大，去推動三個揚聲器。這種電路由于結(jié)構(gòu)復雜，成本較高，調(diào)試較困難，家用音響中較少使用，它只用在少數(shù)高檔放音系統(tǒng)中。

　　功率分頻又稱無源分頻，它設(shè)置在功放輸出端，便于與音箱裝在一起，使用方便。缺點是分頻器中的元件要隨很大功率和電流，而且，由于揚聲器本身阻抗隨頻率的變化會直接影響其分頻特性，因而調(diào)試較難分頻點有較大誤差。

　　功率分頻器通常采用R、L、C 組成的無源網(wǎng)絡(luò)，按分頻段數(shù)分有二分頻、三分頻、四分頻等。按衰減率分有-6dB/oct(分貝/倍頻程)、-120dB/oct、-18dB/oct等。按連接方式分有串聯(lián)式、并聯(lián)式等。分頻頻率的選取，對于二分頻器，一般分頻占取在800-2000Hz之間，三分頻器的第一分頻點一般在250-1000Hz之間，第二分頻點取在5000Hz附近。

　　功率分頻電路采用一個功率放大器，對其輸出信號進行分頻。這種電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉不易出故障在家用音響系統(tǒng)中有著廣泛的應用。功率分頻電路有兩大類型：一類是二分頻電路，另一類是三分頻電路。

　　功率分頻器除具有分頻作用外，還具有平衡各頻段功率分配的作用，即根據(jù)各頻段揚聲器單元需要的功率恰當分配，以免出現(xiàn)如低音不足而中、高音過強，甚至損壞中、高音揚聲器單元的情況。如果分頻網(wǎng)絡(luò)不能完全滿足功率分配的要求，一般可加接衰減器使之平衡。

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