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Hi-Fi音箱基礎知識
由于單只揚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音箱基礎知識，歡迎大家閱讀瀏覽。
一、 音箱的分類(lèi)
按音箱結構可以分為封閉式音箱、倒相式音箱、空紙盆音箱、迷宮式音箱、 號筒式音箱等種類(lèi)。
1 封閉式音箱
封閉式音箱在所有的音箱中是最簡(jiǎn)單的揚聲器系統，它的外形結構除前面留有安裝揚聲器的開(kāi)口外，箱體全部進(jìn)行密封，而且在箱內填充有多孔纖維吸音材料。當有音頻電流通過(guò)揚聲器時(shí)，揚聲器振膜產(chǎn)生振動(dòng)，推動(dòng)揚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，這就將揚聲器的前向輻射聲波和后向輻射聲波完全隔離開(kāi)來(lái)，從而有效避免了聲短路現象。又由于密閉式箱體的存在，增加了揚聲器運動(dòng)質(zhì)量產(chǎn)生共振的剛性，使揚聲器的最紙共振頻率上升，提高了低頻響應。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，箱內空氣對揚聲器形成一個(gè)附加的彈性作用，紙盆后面的氣墊會(huì )對紙盆施加反驅動(dòng)力，這種作用會(huì )使揚聲器的固有諧振頻率提高，而使低頻響應變差，所以現在常采用諧振頻率低的像皮邊揚聲器制作音箱。封閉式音箱的靈敏度較低，但可使用輸出功率大的放大器，而且其結構相對較為簡(jiǎn)單，容易設計，方便放置，所以廣泛地應用于家庭及小型娛樂(lè )場(chǎng)所。
除揚聲器口外，其余部分全部封閉的音箱，揚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空間，消除了揚聲器紙盆前后的聲短路及干涉現象，但由于箱體密封，紙盆振動(dòng)會(huì )使箱內空氣產(chǎn)生反復的壓縮和膨脹過(guò)程，所以這種箱體的各部分應具有足夠的強度和密閉性能,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(kāi)一個(gè)或幾個(gè)出聲孔，音箱外形結構開(kāi)孔位置和形狀多種多樣，有的只開(kāi)一個(gè)孔，有的開(kāi)幾個(gè)孔。大多數孔內還裝有聲導管，聲導管的形狀也有多種多樣。它的工作原理是：揚聲器向后輻射的聲波與箱內空氣發(fā)生共振，然后通過(guò)聲導管將聲波相位倒轉180度，由聲導管開(kāi)口處輻射出去。由于從揚聲器紙盆后面輻射出的聲波在相位上同揚聲器前向輻射的聲波正好倒相，所以稱(chēng)這種音箱為倒相式音箱。由于從聲導管開(kāi)口輻射出的聲音與揚聲器前向輻射的聲音在到達音箱前方時(shí)是同相疊加的，所以它能提供比封閉式音箱更寬的頻帶，低音揚聲器單元的輻射效率也由此大大提高。為使重放頻帶內聲導管開(kāi)口輻射出的聲音與揚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聲器的參數值，精心地設計音箱。在理想情況下，重放頻率要從揚聲器最低共振頻率的80%開(kāi)始，均勻平坦地展開(kāi)，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，性能也比較穩定，是目前應用最廣泛的一個(gè)種類(lèi)型，但它的設計及制作較為復雜。近年來(lái)為展寬低音重放頻段，將吸聲材料填充在聲導管內，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)達到展寬低音重放頻段的目的。結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(chēng)倒相式開(kāi)孔箱，低頻放射式音箱，是系在音箱面板上開(kāi)有倒相孔(槽)的一類(lèi)音箱。由于開(kāi)有孔，箱內的聲音便可以輻射到外面來(lái)。
倒相式音箱又稱(chēng)低頻放射式音箱，也是目前多媒體音箱中最常用的箱體設計。它和密閉式音箱不同之處在于，音箱的前面設計了筒形的倒相孔，以使箱體內外的空氣流通，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，也可用于大廳或專(zhuān)業(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上發(fā)展起來(lái)的一種新型揚聲器系統。它是用空紙盆代替倒相式音箱中的聲導管，由普通的揚聲器、一個(gè)空紙盆裝置裝在封閉式箱體內構成的，空紙盆裝置是普通揚聲器去掉音圈和磁路系統只用其紙盆和支撐系統構成。目前，常將空紙盆裝置設在音箱面板的下部，這樣，不僅中、低音頻段的聲壓不易受到地板的影響，揚聲器的高度也恰到好處，使音像定位在恰當的高度。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)一步增強低音效果。
空紙盆音箱是利用了箱內空氣和振動(dòng)系統(主要是紙盆)的質(zhì)量形成的共振，由揚聲器的振動(dòng)再通過(guò)空氣去激勵空紙盆，便之作相應的振動(dòng)。從這點(diǎn)看，它類(lèi)似用聲導管內空氣質(zhì)量和音箱內空氣所形成的共振原理，和倒相揚聲器系統十分相似。它們的基本工作過(guò)程也是相同的，都是揚聲器后向輻射聲經(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)頻帶范圍內可以有效地抑制揚聲器振動(dòng)幅度的增長(cháng)，抑制了倒相音箱中反射出聲孔的不穩定的聲音�？占埮枰粝溥�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，其結構在揚聲器背后設置有吸聲性壁板做成的聲導管，這種導管的長(cháng)度正好等于需提升的低頻聲波長(cháng)的一半，這樣，導管開(kāi)口的輻射聲正好與的揚聲器前向輻射聲同相疊加，從而使總輻射聲壓得到了加強。但是，當導管長(cháng)度等于四分之一波長(cháng)時(shí)，情況正好相反，會(huì )產(chǎn)生逆共振現象。因此，在設計時(shí)要設法將這個(gè)低頻下限值選為揚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(kāi)口端而影響低音揚聲器的輻射。而實(shí)際上，它具有輕度阻尼和調諧作用，增加了揚聲器在共振頻率附近或以下的聲輸出，并在增強低音輸出的同時(shí)能迅速減小振幅量。
5 號筒(角)式音箱
有前向號筒(角)、背向號筒(角)式、組合號筒(角)式等類(lèi)型。它的箱體背面全密封，箱體內的空氣壓力都加至揚聲器錐盆背面，為保持錐盆前后壓力平衡，號筒(角)裝置一般都放在揚聲器前面。前向號筒(角)式音箱的低音重放效果相當于一種超大型音響重放系統，背向號筒(角)式又叫反射號筒(角)音箱，在結構上可以直接看到所用的揚聲器，它的號筒(角)大部分向后折疊。組合號筒(角)式就是將前向號筒(角)音箱和折疊號筒(角)音箱組合起來(lái)構成的音箱形式。號筒(角)式音箱的號筒(角)一般采用木質(zhì)材料，號筒(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(huà)，號筒(角)的口徑就要大。號筒(角)式間箱的作用原理與倒相式音箱相類(lèi)似，但低頻響應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)主擴音系統和效果擴音系統上。除此之外，還有對稱(chēng)驅動(dòng)式音箱、克爾頓音箱、聲矩陣式音箱、多導管式音箱等。
二、音箱(揚聲器系統)的性能指標
1 聲壓頻率特性
一個(gè)性能優(yōu)越的揚聲器系統，它的重放頻帶范圍，理想情況下應該在人耳能聽(tīng)到的16-20kHz頻率范圍。結合較大聲壓級的超低音重放、盡量減少失真的要求，一般都把重放頻率范圍設定為30-20kHz，而且希望系統在各個(gè)聽(tīng)音點(diǎn)的響應特性盡量均勻。通俗地講就是，在整個(gè)聽(tīng)音環(huán)境里，每個(gè)地方聽(tīng)到的聲音大小都是一樣的。
2 指向性和指向頻率特性
在揚聲器系統正面軸向水平30度和60度方向上測得的頻率特性叫做該系統的指向頻率特性，指向性指的是揚聲器系統輸出的聲壓級隨聲音輻射方向變化的特性。它受分頻點(diǎn)頻率、音箱結構形式、揚聲器配置方法和分頻網(wǎng)絡(luò )元件值等因素的影響。所用的揚聲器種類(lèi)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
揚聲器系統的輸出聲壓級與揚聲器一樣，是指在輸入1W噪聲電壓信號的條件下，將標準測量傳聲器放在揚聲器正面1m處測得的聲壓級的算術(shù)平均值。使用揚聲器系統時(shí)，在某個(gè)距離上系統的聲壓量是否滿(mǎn)足要求，都是用最大輸出聲壓級這個(gè)參數來(lái)衡量的。
4 阻抗特性
揚聲器系統的電氣阻抗特性由所用揚聲器單元的種類(lèi)、性能以及分頻網(wǎng)絡(luò )元件等許多因素決定。針對不同的頻率點(diǎn)，阻抗會(huì )不相同，一般用阻抗頻率特性曲線(xiàn)來(lái)表示系統的阻抗特性。揚聲器系統結構形式不同，阻抗特性也有明顯變化。
5 諧波失真特性
揚聲器系統的諧波失真特性與單個(gè)揚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。這就要求在設計、使用揚聲器系統時(shí)，應該根據實(shí)際情況，在重放頻帶內盡量使失真減小到最低值。否則，揚聲器系統的失真特性會(huì )不理想。
6 耐輸入能力
加到揚聲器系統上的輸入信號是通過(guò)分頻器將低音、高音分開(kāi)后，分別供給各個(gè)揚聲器單元的，所以加在每個(gè)單元上的輸入信號的大小是不同的。從系統整體性能考慮，主要是要限制集中于高頻段的連續信號，防止高音揚聲器單元過(guò)載損壞;低音、中音揚聲器單元應該考慮能輸入功率比較大的信號。
三、音箱分頻網(wǎng)絡(luò )
由于單只揚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聲器單元組合放聲。要使不同頻帶的揚聲器單元組合放聲。要使不同頻帶的揚聲器單元工作在各自的最佳頻率范圍，則需要性能優(yōu)良、設計合理的分頻網(wǎng)絡(luò )。分頻網(wǎng)絡(luò )又稱(chēng)分頻器，其分頻方式有兩種類(lèi)型：一類(lèi)是電子分頻器，另一類(lèi)是功率分頻器。
電子分頻又稱(chēng)有源分頻，分頻器設置在功放之前。它設計制作調試都較簡(jiǎn)單，能獲得較好的分頻效果。但分頻后的信號，各需獨立的功率放大器，故整體電路復雜，成本高。
輸入信號經(jīng)過(guò)前置放大器后，其輸出信號送入電子分頻器，從分頻器輸出的低頻、中頻和高頻三個(gè)頻段的信號分別經(jīng)各自的放大器放大，去推動(dòng)三個(gè)揚聲器。這種電路由于結構復雜，成本較高，調試較困難，家用音響中較少使用，它只用在少數高檔放音系統中。
功率分頻又稱(chēng)無(wú)源分頻，它設置在功放輸出端，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，對其輸出信號進(jìn)行分頻。這種電路結構簡(jiǎn)單，成本低廉不易出故障在家用音響系統中有著(zhù)廣泛的應用。功率分頻電路有兩大類(lèi)型：一類(lèi)是二分頻電路，另一類(lèi)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，即根據各頻段揚聲器單元需要的功率恰當分配，以免出現如低音不足而中、高音過(guò)強，甚至損壞中、高音揚聲器單元的情況。如果分頻網(wǎng)絡(luò )不能完全滿(mǎn)足功率分配的要求，一般可加接衰減器使之平衡。
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