正文 第6章 電聲器件和揚聲器係統(一)(2 / 3)

為了增加輻射功率,可以使用高效率的揚聲器,即喇叭式揚聲器。喇叭式揚聲器包含電動策動單元和喇叭(號筒)兩部分,有時也稱號筒揚聲器。揚聲器策動單元和紙盆揚聲器相似,不過用膜片替代紙盆。膜片的振動通過喇叭與空氣耦合而輻射聲音。適當設計喇叭可以獲得均勻的與頻率無關的指向特性。當高效率和需要的指向特性結合在一起時,使喇叭式揚聲器用作高保真揚聲器係統的中、高、低音揚聲器單元。

2.電動揚聲器的性能

揚聲器的外形並不複雜,但從技術觀點來看卻不簡單。有許多因素影響揚聲器的性能,而且這些因素是相互矛盾的,這樣就不容易使揚聲器獲得最佳設計。在設計中必須采用一些折中辦法,由於各種參數有很大的選擇餘地,因此就出現了各式各樣的商品揚聲器。目前高保真放聲使用的,不論是低音揚聲器還是高音揚聲器幾乎大部分是電動式紙盆揚聲器。通常根據揚聲器的頻率響應,輻射特性和失真等來選擇。

當然很寬的穀或峰會影響發聲的質量。通常低頻範圍內的峰在音樂中導致“隆—隆聲”,聽這種聲音容易疲倦。如果在中頻範圍內有較寬的穀,這種揚聲器聽起來就缺少“臨場感”。應該注意,工廠給出的揚聲器頻率響應是將揚聲器安裝在標準障礙上測得的。如果測量條件改變,則頻率特性也改變。對於揚聲器的重發頻率範圍,國際電工委員會和日本標準協會有不同的規定。

揚聲器輻射特性是它向各方向輻射聲能的均勻。聲音一旦離開揚聲器以後並不均勻地傳向聽眾區。低頻聲分布得比高頻聲寬些,因此頻率較低的聲音在整個房間內都能聽到,但高頻率的聲音卻隻有直接在揚聲器前方的聽眾聽到較好。頻率越高,揚聲器輻射的聲束越窄。當聽眾偏離揚聲器中心軸,沿弧形路程走動時,高頻率就會有損失,所以揚聲器的輻射特性要設計得把高頻聲盡可能均勻地分布在一個較寬的區域內。

揚聲器失真是指揚聲器重發聲音時產生的諧波失真,互調失真,瞬態失真。當輸入某一頻率的正弦信號時,由於揚聲器的非線性,在揚聲器輸出聲信號中除了原輸入信號外還出現頻率為基頻整數倍的聲信號。這部分諧波含量總和的方均根值與輸出信號的方均根值之比,稱為諧波失真。互調失真是同時輸入兩個或兩個以上頻率所組成複合信號時,輸出中除了所加頻率的信號外,還出現“和頻”與“差頻”以及許多與基頻成不同倍數的和頻或差頻信號的現象。這是一個頻率信號受到另一個頻率信號調製形成的失真,它也是一種非線性失真。瞬態失真是揚聲器重發聲音時由於振動係統有慣性,跟不上信號突變而造成的失真現象。語音和音樂都是瞬態信號,所以放聲係統的信號本質上都是瞬態的。揚聲器瞬態響應的優劣視其能否反應出信號建立過程中的前沿和衰減過程中的後沿,在信號終止時不應有派生的拖尾。對振幅穩定的信號不應產生振蕩。

此外,在揚聲器係統的設計中還有一些參數本身不影響揚聲器的音質,例如效率、阻抗、輸入電功率和係統的分頻頻率等。但是了解它們有助於正確使用揚聲器。特別要指出的是揚聲器輸入電功率有不同含義。能夠使揚聲器短時間承受的最大功率稱為最大允許功率,即不會使揚聲器損壞的功率。能夠使揚聲器諧波失真小於某個數值條件下允許輸入的電功率稱為最大瞬時功率。能夠使揚聲器長時間正常工作的輸入電功率稱為額定功率。過去揚聲器廠家給出的是額定功率,但是目前國內外許多廠家傾向於給出最大瞬時功率。

使用單隻揚聲器重發整個頻率範圍的聲音非常困難,因此通常把重發頻率範圍分成2~3個頻段,用低音,中音和高音揚聲器的組合來重發和.~頻率範圍內的聲音。最近出現了超低音揚聲器和超高音揚聲器,進一步展寬了重放頻率範圍。低音揚聲器用直徑150~300的大揚聲器,因為它必須推動大量空氣以產生足夠響的低頻聲級。決定揚聲器的聲輸出是紙盆來回振動時空氣移動的總體積。為了使低音揚聲器有較大的聲輸出,可以采用三種方法來推動大量空氣體積(1)增大低頻揚聲器紙盆的直徑;(2)讓紙盆直徑比較小,但需使紙盆的振動幅度很大;(3)在揚聲器係統中使用多隻低音揚聲器,最近流行的高順性揚聲器就是一種小直徑大振幅的低音揚聲器。

中音揚聲器必須填補低音揚聲器和高音揚聲器之間的空缺,所以它的音頻特性必須兼顧兩端,使中音揚聲器的頻寬與低音揚聲器的高頻端和高音揚聲器的低頻端銜接。更為重要的是,中頻揚聲器的效率必須與其他兩種輻射單元匹配。若中頻輻射單元的效率高於低音揚聲器和高音揚聲器,那麼會發出較響的聲音,使整個聲音頻譜不平衡。

由於高保真立體聲係統的重發頻率範圍越來越寬,近年來改進了揚聲器的重放性能,對揚聲器的結構設計、製造工藝,永磁體和振膜材料等進行了大量的探索和研究,已經研製成一些性能優良的揚聲器。

3.新型高音揚聲器

這裏簡單討論幾種用來擴展揚聲器重發高音的新型揚聲器。