Hi-Fi音箱基礎(chǔ)知識(shí)
由于單只揚(yáng)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(yáng)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(shí)，歡迎大家閱讀瀏覽。
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(hào)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(jiǎn)單的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，它的外形結(jié)構(gòu)除前面留有安裝揚(yáng)聲器的開口外，箱體全部進(jìn)行密封，而且在箱內(nèi)填充有多孔纖維吸音材料。當(dāng)有音頻電流通過(guò)揚(yáng)聲器時(shí)，揚(yáng)聲器振膜產(chǎn)生振動(dòng)，推動(dòng)揚(yáng)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(yáng)聲器的前向輻射聲波和后向輻射聲波完全隔離開來(lái)，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(yáng)聲器運(yùn)動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生共振的剛性，使揚(yáng)聲器的最紙共振頻率上升，提高了低頻響應(yīng)。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(duì)揚(yáng)聲器形成一個(gè)附加的彈性作用，紙盆后面的氣墊會(huì)對(duì)紙盆施加反驅(qū)動(dòng)力，這種作用會(huì)使揚(yáng)聲器的固有諧振頻率提高，而使低頻響應(yīng)變差，所以現(xiàn)在常采用諧振頻率低的像皮邊揚(yáng)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(duì)較為簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)，方便放置，所以廣泛地應(yīng)用于家庭及小型娛樂(lè)場(chǎng)所。
除揚(yáng)聲器口外，其余部分全部封閉的音箱，揚(yáng)聲器紙盆前后被分隔成兩個(gè)互不通氣的空間，一個(gè)是無(wú)限大的箱外空間，一個(gè)是具有一定容積的密閉箱內(nèi)空間，消除了揚(yáng)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(dòng)會(huì)使箱內(nèi)空氣產(chǎn)生反復(fù)的壓縮和膨脹過(guò)程，所以這種箱體的各部分應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和密閉性能,否則,容易產(chǎn)生板振動(dòng)而影響特性。其主要特點(diǎn)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(gè)或幾個(gè)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(gè)孔，有的開幾個(gè)孔。大多數(shù)孔內(nèi)還裝有聲導(dǎo)管，聲導(dǎo)管的形狀也有多種多樣。它的工作原理是：揚(yáng)聲器向后輻射的聲波與箱內(nèi)空氣發(fā)生共振，然后通過(guò)聲導(dǎo)管將聲波相位倒轉(zhuǎn)180度，由聲導(dǎo)管開口處輻射出去。由于從揚(yáng)聲器紙盆后面輻射出的聲波在相位上同揚(yáng)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(dǎo)管開口輻射出的聲音與揚(yáng)聲器前向輻射的聲音在到達(dá)音箱前方時(shí)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(yáng)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(dǎo)管開口輻射出的聲音與揚(yáng)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(yáng)聲器的參數(shù)值，精心地設(shè)計(jì)音箱。在理想情況下，重放頻率要從揚(yáng)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(yīng)用最廣泛的一個(gè)種類型，但它的設(shè)計(jì)及制作較為復(fù)雜。近年來(lái)為展寬低音重放頻段，將吸聲材料填充在聲導(dǎo)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(lái)達(dá)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(lái)。
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(jì)。它和密閉式音箱不同之處在于，音箱的前面設(shè)計(jì)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(chǎng)所。
3 空紙盆音箱
又叫被動(dòng)式低音輻射音箱或無(wú)源輻射器，是在倒相式音箱的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型揚(yáng)聲器系統(tǒng)。它是用空紙盆代替倒相式音箱中的聲導(dǎo)管，由普通的揚(yáng)聲器、一個(gè)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(yáng)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(yáng)聲器的高度也恰到好處，使音像定位在恰當(dāng)?shù)母叨�。另外，空紙盆工作在超低音頻段時(shí)，可以利用地板的反射作用來(lái)提高輻射效率，從而進(jìn)一步增強(qiáng)低音效果。
空紙盆音箱是利用了箱內(nèi)空氣和振動(dòng)系統(tǒng)(主要是紙盆)的質(zhì)量形成的共振，由揚(yáng)聲器的振動(dòng)再通過(guò)空氣去激勵(lì)空紙盆，便之作相應(yīng)的振動(dòng)。從這點(diǎn)看，它類似用聲導(dǎo)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(yáng)聲器系統(tǒng)十分相似。它們的基本工作過(guò)程也是相同的，都是揚(yáng)聲器后向輻射聲經(jīng)過(guò)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(gè)頻帶范圍內(nèi)可以有效地抑制揚(yáng)聲器振動(dòng)幅度的增長(zhǎng)，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(diǎn)。
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(yáng)聲器背后設(shè)置有吸聲性壁板做成的聲導(dǎo)管，這種導(dǎo)管的長(zhǎng)度正好等于需提升的低頻聲波長(zhǎng)的一半，這樣，導(dǎo)管開口的輻射聲正好與的揚(yáng)聲器前向輻射聲同相疊加，從而使總輻射聲壓得到了加強(qiáng)。但是，當(dāng)導(dǎo)管長(zhǎng)度等于四分之一波長(zhǎng)時(shí)，情況正好相反，會(huì)產(chǎn)生逆共振現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要設(shè)法將這個(gè)低頻下限值選為揚(yáng)聲器的最低共振頻率。理論上講，聲迷宮音箱會(huì)衰減來(lái)自錐盆后面的聲波，阻止反射到開口端而影響低音揚(yáng)聲器的輻射。而實(shí)際上，它具有輕度阻尼和調(diào)諧作用，增加了揚(yáng)聲器在共振頻率附近或以下的聲輸出，并在增強(qiáng)低音輸出的同時(shí)能迅速減小振幅量。
5 號(hào)筒(角)式音箱
有前向號(hào)筒(角)、背向號(hào)筒(角)式、組合號(hào)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(yáng)聲器錐盆背面，為保持錐盆前后壓力平衡，號(hào)筒(角)裝置一般都放在揚(yáng)聲器前面。前向號(hào)筒(角)式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)，背向號(hào)筒(角)式又叫反射號(hào)筒(角)音箱，在結(jié)構(gòu)上可以直接看到所用的揚(yáng)聲器，它的號(hào)筒(角)大部分向后折疊。組合號(hào)筒(角)式就是將前向號(hào)筒(角)音箱和折疊號(hào)筒(角)音箱組合起來(lái)構(gòu)成的音箱形式。號(hào)筒(角)式音箱的號(hào)筒(角)一般采用木質(zhì)材料，號(hào)筒(角)口的大小取決于所要求輻射的截止頻率。截正點(diǎn)頻率要求低的話，號(hào)筒(角)的口徑就要大。號(hào)筒(角)式間箱的作用原理與倒相式音箱相類似，但低頻響應(yīng)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(chǎng)主擴(kuò)音系統(tǒng)和效果擴(kuò)音系統(tǒng)上。除此之外，還有對(duì)稱驅(qū)動(dòng)式音箱、克爾頓音箱、聲矩陣式音箱、多導(dǎo)管式音箱等。
二、音箱(揚(yáng)聲器系統(tǒng))的性能指標(biāo)
1 聲壓頻率特性
一個(gè)性能優(yōu)越的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，它的重放頻帶范圍，理想情況下應(yīng)該在人耳能聽到的16-20kHz頻率范圍。結(jié)合較大聲壓級(jí)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(gè)聽音點(diǎn)的響應(yīng)特性盡量均勻。通俗地講就是，在整個(gè)聽音環(huán)境里，每個(gè)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(yáng)聲器系統(tǒng)正面軸向水平30度和60度方向上測(cè)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(yáng)聲器系統(tǒng)輸出的聲壓級(jí)隨聲音輻射方向變化的特性。它受分頻點(diǎn)頻率、音箱結(jié)構(gòu)形式、揚(yáng)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(yáng)聲器種類不同時(shí)，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(jí)
揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輸出聲壓級(jí)與揚(yáng)聲器一樣，是指在輸入1W噪聲電壓信號(hào)的條件下，將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量傳聲器放在揚(yáng)聲器正面1m處測(cè)得的.聲壓級(jí)的算術(shù)平均值。使用揚(yáng)聲器系統(tǒng)時(shí)，在某個(gè)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(jí)這個(gè)參數(shù)來(lái)衡量的。
4 阻抗特性
揚(yáng)聲器系統(tǒng)的電氣阻抗特性由所用揚(yáng)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(duì)不同的頻率點(diǎn)，阻抗會(huì)不相同，一般用阻抗頻率特性曲線來(lái)表示系統(tǒng)的阻抗特性。揚(yáng)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(yáng)聲器系統(tǒng)的諧波失真特性與單個(gè)揚(yáng)聲器單元的諧波失真特性不同，它是由各個(gè)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(jì)、使用揚(yáng)聲器系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，在重放頻帶內(nèi)盡量使失真減小到最低值。否則，揚(yáng)聲器系統(tǒng)的失真特性會(huì)不理想。
6 耐輸入能力
加到揚(yáng)聲器系統(tǒng)上的輸入信號(hào)是通過(guò)分頻器將低音、高音分開后，分別供給各個(gè)揚(yáng)聲器單元的，所以加在每個(gè)單元上的輸入信號(hào)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(hào)，防止高音揚(yáng)聲器單元過(guò)載損壞;低音、中音揚(yáng)聲器單元應(yīng)該考慮能輸入功率比較大的信號(hào)。
三、音箱分頻網(wǎng)絡(luò)
由于單只揚(yáng)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(yáng)聲器單元組合放聲。要使不同頻帶的揚(yáng)聲器單元組合放聲。要使不同頻帶的揚(yáng)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(jì)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(jì)制作調(diào)試都較簡(jiǎn)單，能獲得較好的分頻效果。但分頻后的信號(hào)，各需獨(dú)立的功率放大器，故整體電路復(fù)雜，成本高。
輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)前置放大器后，其輸出信號(hào)送入電子分頻器，從分頻器輸出的低頻、中頻和高頻三個(gè)頻段的信號(hào)分別經(jīng)各自的放大器放大，去推動(dòng)三個(gè)揚(yáng)聲器。這種電路由于結(jié)構(gòu)復(fù)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(wú)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(diǎn)是分頻器中的元件要隨很大功率和電流，而且，由于揚(yáng)聲器本身阻抗隨頻率的變化會(huì)直接影響其分頻特性，因而調(diào)試較難分頻點(diǎn)有較大誤差。
功率分頻器通常采用R、L、C 組成的無(wú)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(duì)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(diǎn)一般在250-1000Hz之間，第二分頻點(diǎn)取在5000Hz附近。
功率分頻電路采用一個(gè)功率放大器，對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行分頻。這種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yīng)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(yáng)聲器單元需要的功率恰當(dāng)分配，以免出現(xiàn)如低音不足而中、高音過(guò)強(qiáng)，甚至損壞中、高音揚(yáng)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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