- 監(jiān)聽音箱的設(shè)計及制作
- 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)計成適合特殊的長沖程音圈
一、設(shè)計及制作
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)。當然，箱體容積不能無限制地減小，以免超過揚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)計者通過精心設(shè)計使小容積箱體與優(yōu)良音質(zhì)這兩個看起來互不相容的屬性成功地實現(xiàn)了恰當?shù)募骖櫋５鸵舴瓷浜头诸l濾波器的調(diào)諧都計算得非常正確，結(jié)實的箱體無任何共振。當然，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
兩路揚聲器系統(tǒng)受蔑視和嘲弄的時代已經(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問題，即兩路和三路系統(tǒng)相比哪個更好一些?本音箱的設(shè)計者認為，只有當全部條件都是已知時才能找到這個問題的正確答案。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上不可避免地會產(chǎn)生一些難以消除和補救的誤差，這正是大多數(shù)音箱生產(chǎn)廠家限制分頻點的數(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)，因為目前的高音單元還不能覆蓋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，它在上世紀八十年代推出的D2905／990000型Revelator(啟示者)高音揚聲器曾在全世界獲得很高的榮譽，被認為是市場上最好的球頂高音揚聲器之—。
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(零點)，它們出現(xiàn)在聲波到達球頂頂點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)果在這些零點附近產(chǎn)生相位差，使軸向聲輸出朝向零點逐漸減小。
出現(xiàn)零點的頻率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，第一個谷點出現(xiàn)在34.5kHz。當球頂單元由裝在邊緣的相同直徑的音圈來驅(qū)動時，第一個分裂共振出現(xiàn)在第一個相位零點(即本例中的34.5kHz)的附近，該頻率遠高于人的聽覺范圍。該高音單元的共振頻率較低(500Hz)，它在重放最高頻率時由一個單獨懸掛的特制擴散段來使聲音實現(xiàn)線性化。它的聲音非常開闊、清晰并富于細節(jié)。
3、分頻濾波器
本音箱的無源分頻濾波器為兩個驅(qū)動單元分別提供相應(yīng)的高、低音頻段，它經(jīng)過仔細設(shè)計使驅(qū)動單元的特性與箱體達到匹配，制作時不要輕易改變?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)電容器來擔任，至少要用金屬化聚丙烯(MKP)電容器。據(jù)設(shè)計者介紹，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，在裝有MKP電容器的樣品與另一個裝有KPSn電容器的樣品之間并末聽出差別。[page]
整個濾波器的分頻頻率設(shè)計在2kHz，主要目的是在低／中頻響應(yīng)與高頻響應(yīng)之間實現(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，說明本音箱分頻濾波器的設(shè)計是成功的。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LS2兩個驅(qū)動單元必須按圖3所示的極性進行同相連接，否則會嚴重降低音箱的性能。
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行聲阻尼。在箱板開口處應(yīng)仔細地將阻尼材料剪掉，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。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行噴漆或貼面裝飾。
二、實測結(jié)果
為了真實而全面地了解本音箱的性能，試驗時先進行初步試聽，再進行儀器測試，最后進行仔細試聽。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，這些瑕疵無損于實際性能。它們肯定不是低／中音單元引起的，因為該單元的頻率響應(yīng)平直得像一支鉛筆。實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。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?shù)墓Ψ哦伎梢则?qū)動它。但最好使用功率儲備量大的功放，因為本音箱的靈敏度較低(距離lm處約為85。5dB／W)。
三、試聽評價
儀器測試固然重要，但音箱的使用性能只能通過仔細試聽來作出最后評價。盡管本音箱容積較小、貌不驚人，但能產(chǎn)生非常開放而真實的聲音，用于重放優(yōu)良的現(xiàn)場錄音時效果更佳。它在中音和高音范圍重放的聲音細節(jié)使人聯(lián)想到靜電式音箱，低音緊實、不加渲染且下潛之深出人意料，其低頻響的-3dB點位于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?？傊?，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才變得明顯。此時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。但在試聽時把它放在墻壁附近得到的效果比遠離墻壁好，此時低音格外溫暖，遠離墻壁時則聲音顯得較為冷艷。
