全頻喇叭

全頻喇叭

全頻喇叭也叫寬頻喇叭,早些時候泛指能夠涵蓋200——10000Hz的頻率範圍的喇叭叫做全頻,近年來全頻喇叭已經能夠涵蓋50——25000Hz的頻率。為端正稱呼起見,以下把“全頻喇叭”按業內習慣稱“全頻單元”或者簡稱“揚聲器”或“單元”。

基本信息

全頻單元的尺寸和性能相關

從目前電動式揚聲器的輻射分析就可以知道,一般而言,有以下幾點結論:

1尺寸和靈敏度,以及低頻成正比。同類設計的單元,輻射面積越大其低頻起始頻率越低。業內一般按系統的-3dB表示,注意這個是系統(指包含了音箱線,箱體,單元,以及濾波器〈如果有的話〉在內的一個系統)的低頻回響F3的值,而非單指單元本身的Fo。比如一個日本的全頻單元可能其Fo只有50Hz,但是其Qes低達0.25,那么這個單元裝箱後可能其F3高達80Hz。

2尺寸和高頻成反比。這點也很容易理解。面積越大,其振動質量也越大,因此能輻射的高頻分量也越少,這個就類似一個非同步的“能量守恆”原理。

3尺寸和指向性成反比。很容易理解,當等效面積增大後,振動模態決定了偏軸輻射出去的能量越來越少。因此很多大口徑的單元需要使用相位塞或者波導來部分改善這個問題,比如挪威某品牌的8寸全頻就加了個蘑菇型的波導。按照上面提及的“類能量守恆原理”,假設該單元本身0軸上的輻射能量剛好能滿足聽音需要,但是為了改善這類大口徑單元的指向性而增加了波導後,偏軸的能量的確多了點,但是這個是從0軸分出來的,所以又會導致0軸的輻射有問題了。問題的嚴重性在於,目前大部分廠家沒意識到這一點,或者意識到這點後,加大了0軸在高頻段的輸出(可以看到部分單元廠家給出的曲線在高端是很高很高的),這個時候偏軸完美了,但是0軸又高了。怎么辦呢?廠家大部分情況下又會增加一個低Q的陷波器,意圖從電路上解決這個問題。。。所以,可以看出大口徑(特指6.5寸以上)的全頻單元在這點上是矛盾的而且是不可解決的(目前看來)。

4失真。目前占主流的高靈敏度單元的設計,片面地追求高靈敏度,因此需要大的尺寸。而同時又要達到較高的0軸高頻上限,導致需要嚴格控制等效振動重量。在選定振膜材質結構後基本就不動了,為了滿足一定的強度要求,所以振膜的重量就基本動不了多少了(到了底限了,再低強度不夠了,問題就大了),只能從音圈下手。音圈在滿足參數要求下基本動不了,那么唯一能動的就只有音圈的卷幅了(卷幅指音圈繞線的高度)。我們來舉個例子。比如說一款單元其華司厚度5毫米(都是舉的高檔單元了,畢竟是性能分析嘛),要令它在10瓦輸入功率的時候音圈線上下不要超出華司厚度,那么Xmax(嚴格來講很複雜,現在先簡化問題)=(卷幅-華司厚度)/2————這個是否除於2就要看廠家的良心了,很多都沒標出來,這個是單邊的磁路最大有效振幅(這裡舉的是長音圈磁路的情況,如果是短音圈磁路或者徑向磁路就把括弧里的倒過來),假設其振幅裝箱後(要特別注意是否裝箱,箱體嚴重影響著振幅)達到3毫米(10瓦的,假設,一般都會達到,尤其是背負載),那么把公式倒推就可以得到卷幅需要達到11毫米。然而,由於音圈重量大部分都是銅線的重量,那么,有些日本的廠家就會把卷幅縮小到8毫米甚至更小!這個時候音圈將減重*(11-8)/11=27%,也就意味著整體的振動重量將減小15%到20%左右(全頻單元音圈重量占很大部分),看起來很不錯呀!?實際上這個時候的Xmax呢?套用下公式,(8-5)/2=1.5毫米,和原設計的3毫米相比,整整少了一半!有心的發燒友可以找下某著名日本品牌全頻的廠家指標即可自己計算一番看看。

因此,傳統的這類產品,雖然可以搭配小膽機聽個味道,但是一旦到了大動態的場合(即常說的爆棚)就腳軟了。很多時候不明白的燒友可能會誤會是膽機又或者是箱體的搭配出問題了,很少會懷疑是單元的問題,很多人一看這么大尺寸,比如說8寸,就以為動態沒問題。因此,高靈敏度全頻單元常常被人詬病。

全頻單元的分類

按檔次可以分為高中低3種。從性能上劃分(按價格劃分有失公平):

低檔:PC/TV/多媒體用的150-15KHz的產品,全功率失真〉20%,產品尺寸一般在2寸到4寸或者5090之類的矩形揚聲器。

中檔:覆蓋一般在80-18KHz的產品,全功率失真〉5%,產品尺寸從3寸到10寸都有

高檔:一般認為要完整表現交響樂的頻段最少要覆蓋到45-20KHz,全功率失真〉2%,市面上一般尺寸在5到8寸之間。

所用振膜

全頻單元所用振膜主要有以下幾種

1紙。由於紙有合適的內阻尼和基本足夠的強度,因此一直以來大量用於揚聲器振膜。但是由於強度/模量偏低,因此即使使用了最新的形狀設計以及複合進去一些新材料,發生分割振動而導致音質劣化的起始頻率還是要遠低於其他新材料。但是考慮到低成本以及一直的工藝傳承,紙還是可以繼續用於一些要求不高的場合。

2塑膠。高分子材料本身強度比紙高,而通過加入各種填料/結構增強等手段還可以繼續提高振膜的有效強度,但是其密度大,因此實際使用中嚴格控制其重量而導致其厚度較小,因此整體比剛度要小於紙和其他材料。再加上其內阻尼普遍低於紙,因此基本上音質要被人接受比較困難。好處在於高分子材料成型容易,成本低廉,因此在低檔產品中大量使用。

3金屬。金屬材料讓人又愛又恨。其比剛度等比其他材料都要高,因此設計合適的金屬振膜其分割振動起始頻率遠高於普通材料,用純Be金屬的CONE甚至高達40KHz以上。但是其內阻尼較小,容易形成較尖銳的峰。如果這個頻率剛好落在聽覺敏感區域的話,那聲音就會相當刺耳。所以要用好金屬振膜,就必須通過附加的阻尼手段,包括塗布阻尼膠,聯合邊反阻尼處理,以及對CONE做一些物理處理,同時通過一定的形狀處理等,把這個峰推高到人耳不敏感的15KHz以後甚至更高,同時降低峰值,這樣就可以獲得覆蓋非常寬的頻率範圍。上面所說的能覆蓋50——25000Hz的頻率的全頻單元即使用了金屬材料。

4其他。包括一些陶瓷材料等的複合材料。套用比較少,基本還不成熟,市面也非常罕見。

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