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王以真老师一篇-沧浪之水清兮----全频带扬声器及音箱述评

时间:2012-09-01 11:22来源:未知 作者:admin 点击:
先后在南宁和深圳听过几次由单只全频带扬声器构成的音箱重放。用的全频带扬声器分别是英国Lowther的DX4和PM4。最大的感觉是清。清沏、干净、透明。是竹坞无尘水槛清的清,清溪清我心的清,沧浪之水清兮的清。世上喜欢全频带扬声器的人不少,每个人喜欢都有自
先后在南宁和深圳听过几次由单只全频带扬声器构成的音箱重放。用的全频带扬声器分别是英国Lowther的DX4和PM4。最大的感觉是清。清沏、干净、透明。是“竹坞无尘水槛清”的清,“清溪清我心”的清,“沧浪之水清兮”的清。世上喜欢全频带扬声器的人不少,每个人喜欢都有自己的理由(当然可以不用理由,其实不用理由也是一种理由)。我想不少人会喜欢它的清。清沏、透明。之所以有这些优点、特点有其技术原因,因此借这个机会对全频带扬声器、全频带扬声器构成的音箱分析、研究一番。


一 全频带扬声器

我们现在见得比较多的是低频扬声器、中频扬声器和高频扬声器。一只音箱由两 

只或多只扬声器构成。它有许多优点:
采用适当重放频带的扬声器单元,从整体来说可以展宽频带和改善指向性;
可组合电声转换方式不同的扬声器单元,因此组装扬声器箱的灵活性加大,还可以通过网络补偿特性;
有限频带扬声器制造相对容易,组合在一起可以发挥各自的优点。

一件事的利、弊常常如影相随,几个扬声器组合在一起,固有上述优点。但在频率交义点需要有分频网络。而此分频附近的频率特性容易变差变坏。有一阶、二阶、三阶、四阶分频网络,就像“人无完人”一样,那种分频网络除了可圈可点以外,都有令人不满足之处。反映到音质上常常有一种美中不足之感。改进分频网络成为一种技术、功夫。有的公司认为二阶的简单分频网络好,也有的公司将分频器网络弄得很复杂。另一种逆向思维,干脆研制全频带扬声器,那么由于分频网络带来的缺点就会烟消云散。我想这是全频带扬声器的技术背景之一。

应运而生,适应这种市场需求,出现了一批特制全频带扬声器的公司。有名的有英国的Lowther、德国的AER、日本的Audio Note、Forstex等。而要设计、生产全频带扬声器又有几个技术要点。全频带扬声器的要点是扩展扬声器的高频特性。如振膜截面曲线采用指数函数;采用复合振膜(加锥形高频振膜)。以及在折环、振膜材料、相位塞、磁路等采用相应措施。

笔者本人在1965年设计制造了一只300mm口径的全频带扬声器。盆架采用三组、六条支撑的铸铝盆架。最主要是设计制造了一个截面曲线为指数函数的振膜。振膜的几何形状同高声频特性有很密切的关系。振膜的典型形状有如上图所示的三种。(1)是抛物线振膜,是一种半顶角较大的振膜,常被低频扬声器采用,但从图(b)可见,它的缺点是在高声频很容易出现一个大的峰值。(2)是直线式振膜,这是一种最早出现的、最简单、最容易制造的振膜形状。它在高频处也有一个峰值,高度要比抛物线低一些,而且频带也较宽。(3)是指数形振膜,它的半顶角很小,特别有利于高声频重放。当初笔者完全按指数曲线设计、并亲手制造振膜。由于颈部陡峭,制造极为困难。(用的是土办法,手工捞制纸盆、手提式两扇模具、用一大火炉将模具加热)。居然获得成动,经测试高频到16000Hz以上,曲线很平直。做了一只(那时只有单声道)扁平式的落地式开口箱。朝夕聆听、敞帚自珍、钟爱有加(后来听人讲,自己动手做的音箱最好,不无道理)。一直到那场革命兴起。

另一个改进高声频的办法就是在原来的锥形振膜中,再加一个锥形高频振膜。对于小高频纸锥而言,其半顶角小,重量轻,可以有更高的重放范围。如下图所示。
下图所示的Lowther、Fostex、AER也是采用双纸锥。
现在我们再看一下Lowhter扬声器的特点。下图是Lowhter PM-4的剖面图。
振膜有两个,主振膜是白色,用手工拼接、粘贴而成。有时人们强调生产全自动化,有时却标榜手工精工制作而成。不可一概而论。我们不清楚Lowther扬声器振膜的材料和加工工艺。根据对振膜的直观和我们振膜的制作的经验,可以大体、粗略的判断,它是由一种木桨为原料,在打桨机上打到高扣解度(一般的纸盆用木桨,扣解度是比较低的,在20度SR,很少超过30度SR。高扣解度成形困难,脱水速度慢、纸盆和铜网剥离困难)。而高扣解度木桨形成的振膜,纤锥交织紧密,成形后裂断长、耐折度、耐破度都大为增强。换句话说,这种振膜薄而坚挺、轻而富有韧性。再施加适当化学材料,便可充当全频带重放之重任。由上所述这种浆料造成锥形纸盆甚为困难,只有先抄成纸,再拼接而成。再加上这种全频带扬声器,物以稀为贵,产量不很大,手工制作也不失为一种权宜之计。

全频带扬声器灵敏度相当高,低的有93、94dB,高的更达103dB。一条是需要达到如此程度,一条是可能达到如此程度。灵敏度高,如用几瓦的300B电子管放大器推动(而小功率三极管单端甲类机线性良好、失真小),音量感觉良好。有人讲灵敏度高是为了节省买放大器的钱,虽不无道理。但从玩家、欣赏者来讲,赏心悦耳是第一位的。对扬声器而言,提高灵敏度的主要方法之一是提高磁隙的磁通密度。据AER提供的数据其磁通密度(magnetic induction)从1.7-2.4Tesla(17000-24000高斯),而Lowther提供的数据真是“所见略同”,也是1.7-2.4Tesla。而要达到这一点,选用大型、优质磁性材料;采用不易饱和的高导磁材料制造导磁板;如结构图所示,将磁隙处导磁板变薄。还有材料介绍,Lowther扬声器的音圈导线是由含铁、钴、镍的铜线制成,这种略含磁性的线圈,如同磁液一般,有一种定位的作用,不但使装配容易、定位准确,因而使磁隙设计尽可能窄,反过来又增加磁隙磁通密度,提高灵敏度。

全频带扬声器常带有相位塞。这种相位塞通常有球形、子弹头型、纺锤型…等。如图所示,是一个球形相位塞。有人讲相位塞可以展宽频响,这是不确的。最简单的理由是它不振动,因此不会直接影响频带的宽 

度。但是相位塞可以改变振膜顶部辐射的路径和方向,改善指向性。
全频带扬声器可以达到什么水平,可以举AER MK 1技术数据来看:

频率响应 20-21000Hz +/-2.5dB
频率范围 20-80000Hz
灵敏度级 102.5dB/1w/1m
阻抗 16欧
谐振频率 38.1Hz
机械Qms 6.22
电Qes 0.42
总Qts 0.40
磁通密度 1.8Tesla
磁通 250000Maxwell
外沿尺寸 202mm x 202mm 

图是它的频响曲线和阻抗曲线。这里值得注意的是AER用了两个指标,频率响应(frequency response)和频率范围(frequency range)。从曲线中亦可看出两者的差异。在实际应用,我们更看重前一指标。

二 与全频带扬声器相配的箱体

由于不用分频器,全频带扬声器重放“清”、“干净”“透明”。不含杂质的晶莹剔透、干净利落。乐坛高手演奏传世乐器,精微细致、仪态万千,自然优美、风情万种。但是细细推敲起来,全频带扬声器于中高频重放得心应手、所向披靡。对于低频重放,却有力不从心之感。因为低频重放是大能量空气的瞬间振动。为了能较好地重放低频,全频带扬声器大多配合后加载号筒箱。图是一个后加载号筒音箱,低频扬声器振膜前面发出的声音向前面空间辐射,同时振膜后面所发出的声音如果经过号筒也向前面辐射,由于有效地利用了振膜后面的声音,可以想像能够得到良好的低声频特性。为了这个目的,将扬声器后面与号筒相连接形成音箱,我们称这种音箱为后加载号筒扬声器箱。实际上早在1936年前后这种音箱就已经研制出来。而当前Lowther、AER等大量用这种后加载号筒箱来扩展、丰富低频重放。再加上许多爱好者的参与,出现了许多形状各异、花样翻新、构思巧妙、造型奇特的后加载号筒箱。下图是一个这种音箱输出声压频率特性之例。由图可以看出,与最初设想相反,低声频特性并不太好。也就是说,使用后加载号筒扬声器箱,它的低声频特性总是容易产生大的谷值,而现在的各种扬声器计算机辅助测试系统,低频段的测试不经校正都难以描述真实面目。通过详尽的分析,可以明白改善后加载号筒箱低频特性的方法。

我们可以将后加载号筒扬声器箱模型化,如下图所示。
这就要求使振膜辐射的声压与号筒口辐射的声压存在同相的频带;

而要尽可能展宽同相的频率范围,要求号筒的截止频率要取得比扬声器的最低谐振频率高。这点是反常的,需要特别注意。也就是说这种后加载号筒扬声器箱不是号筒越长越好,而是有一个最佳值;还有一些其他的附加条件。

图是一个后加载号筒扬声器箱的剖面图和它的声压指向频率曲线。一个设计良好的后加载号简扬声器箱其性能,与开口式扬声器箱特性大体相当。Lowther为方便用户,提供了多种箱体的图形,下图只是几例。现在自己动手打造扬声器箱体比较少。全频带 

扬声器箱提供了一种机会。有厂家提供的图纸,复杂的形状更增加动手的趣味。如果再此基础上发挥一些创意,驰骋想像的空间。看着自己动手造作的音箱,听着音箱倾泄而出的动人旋律,如饮醇酒、如听仙乐。其美妙可意会而不可言传。

三 科学性、艺术性、娱乐性

在我们投身音响过程中,对科学性、艺术性一向是奉为圭臬。是贾宝玉颈上挂的玉,不可须臾离去的。
科学性:我们的音响器材都是现代科技的结晶。根据科学原理设计,依据科学方法生产,遵循科学方法使用,沿着科学方向发展。
艺术性:音响器材是用于音乐艺术欣赏,使我们受到音乐艺术的感染、熏陶。
在我对Lowther、AER等全频带扬声器及音箱的关注及研究中,使我忽有所悟,音响除了科学性、艺术性以外,还应加上一个“娱乐性”。这样会使我们的认识提到一个新高度。就可以开拓我们的思路、打开我们的眼界、使音响发展进入一个更广大、更宽容、更自由、更开放、更快活的空间。

以前我们有过胆石之争,固然电子管机、晶体管机各有异同各有优缺点。面红耳赤,争论得不可开交。照娱乐性的观点,谁爱听什么就听什么,即使是偏爱,有什么不可以。还有什么电源线、信号线、喇叭线有人认为对改善音质作用极大,不惜万金以求一线。有人则大不以为然。其实他只是玩线,又不是作科学试验。有买线的钱、自得其乐有何不可?

当时在网上看到一个音箱图,一个音箱做成一个兽状。先不管音质如何?光看外形,闪烁着一种创造力和趣味性。当然谈趣味性、娱乐性并不是我的发明,早就有“玩音响”“玩家”的说法。有人将这些玩音响的人称之为“票友”。是否暗含贬意我不得而 

知。但是票友也没有什么不好。如果我们对中国京剧发展稍有了解的话,正是广大票友推动中国京剧的发度。许多“名角”正是在“票友”的邦助支持之下才走红大江南北。没有票友邦助就没有后来的程砚秋,这是大家熟知的。我在这里讲音响科学性、艺术性、娱乐性,就是希望更多票友加入玩音响的行列。

沧浪之水清兮,可以濯吾缨。取之大诗人屈原《渔夫》。借以形容全频带扬声器音箱的清沏、明净。也是希望音响发展健康、干净。屈原接下来一句“沧浪之水浊兮,可以濯吾足”。沧浪之水可以变浊、污染、甚至恶浪滚滚。中国音响界的造假己成气候。但也没有什么了不起。我们可以对各种音响玩法宽容。但历史不会宽容欺骗造假之辈。 (责任编辑:admin)
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