揭開閉箱重低音之謎

　　廣州市銳豐音響股份有限公司研發(fā)中心工程師 黃瑞哲

　　要重放出重低音，對于揚(yáng)聲器來說是一本難念的經(jīng)，雖煞費(fèi)苦心，但是成功者依然寥寥無幾。

　　把揚(yáng)聲器單元裸露地放在空氣中，給它加入一個(gè)50Hz的電信號，揚(yáng)聲器的振膜就只能徒勞地驅(qū)動振膜前后的空氣，發(fā)不出聲出來。這就是聲短路效應(yīng)，也可以理解成聲音的繞射。對于同樣大小的障礙物，頻率越高，繞射越差，干涉就越小。因此，存在聲短路的揚(yáng)聲器依然能夠聽到中高音。

　　要避免聲短路就要使揚(yáng)聲器邊的前后隔開，一個(gè)簡單的辦法就是將揚(yáng)聲器裝在一個(gè)封閉的箱子里面。這個(gè)封閉箱把揚(yáng)聲器前后分隔成兩個(gè)互相不通氣的空間，一個(gè)是無限大的箱外空間，一個(gè)是具有一定容積的箱內(nèi)空間。這是一個(gè)比較理想的聲學(xué)裝置。它的低頻下降緩慢，瞬態(tài)反應(yīng)較好，但是由于揚(yáng)聲器后面的聲音沒有被直接的利用起來，導(dǎo)致低頻靈敏度不高。為提高低頻的靈敏度可以使用倒相式音箱。

　　倒相式音箱，顧名思義，亦就是把揚(yáng)聲器朝箱里輻射的反相聲波，通過音箱的聲學(xué)部件，使之在某一頻段進(jìn)行倒相，從而讓它和揚(yáng)聲器朝外輻射的聲波一起同相位地輻射出來。

　　除此以外，迷宮式音箱、超重低音音箱等等?？梢约訌?qiáng)加重低音效果的各種音箱設(shè)計(jì)。但是只靠揚(yáng)聲器振膜仍然很難獲得深沉的低音，還要認(rèn)真的加上各種技術(shù)措施來配合。例如:由于要能重放出豐富的低音，就得配置專用的放大器，即低音驅(qū)動能力強(qiáng)的放大器。這種專用的放大器也是一種妙招。

　　LAX DH1512音箱

　　本文嘗試以近期推出市面的LAX DH1512音箱為例子說明其中的技術(shù)亮點(diǎn)。

　　LAX DH1512音箱高312mm 寬192mm 深210mm，重量：單只接近7kg，單元為一個(gè)高順性的134mm單元，外加一個(gè)2.54mm的鈦球頂單元，是一個(gè)有源封閉音箱結(jié)構(gòu)。從尺寸上講，絕對是屬于小型音箱之列。而重量方面則明顯偏重，據(jù)廠家介紹，該音箱的電源部分與散熱是充足的，而且，音箱內(nèi)部使用一種能防止瀝青揮發(fā)的工藝，將瀝青板黏貼在音箱的內(nèi)部，以消除音箱箱體的有害振動。因此重量方面明顯偏重亦屬正常。

　　音箱的頻率響應(yīng)

　　LAX DH1512音箱最突出的亮點(diǎn)，就是音箱的頻率響應(yīng)。該音箱的頻率響為40Hz-20kHz +-3dB。由于采用閉箱結(jié)構(gòu)，低頻的下降緩慢，實(shí)際聽感上可以達(dá)到30Hz。

　　見到這樣的頻響曲線，這款音箱使用了EQ作均衡，將低音部分予以提升以獲得良好的技術(shù)指標(biāo)，廠家的工程師講，非也，使用EQ作均衡將低音部分予以提升以獲得良好的技術(shù)指標(biāo)是會犧牲音響系統(tǒng)的動態(tài)范圍的，而且失真會加大，聽起來會非常別扭，倒不如不用EQ會使聽覺效果上更為順暢。原來，獲得如此好的低音效果，背后是使用了

　　能獲得如此好的低音效果是使用了一種叫速度反饋音頻功率放大技術(shù)，這是一種針對低頻揚(yáng)聲器的低失真揚(yáng)聲器驅(qū)動方法。除了要獲得更好的低頻響應(yīng)外，還要保證失真較低。采用封閉音箱而不采用倒相音箱則是封閉音箱的低頻響應(yīng)下降比較平緩，而倒相音箱的下降較急速，用封閉音箱可以獲得更好的聽覺效果，其中的高順性揚(yáng)聲器也是該音箱獲收獲良好聽覺體驗(yàn)的一個(gè)關(guān)鍵。

　　速度反饋音頻功率放大技術(shù)

　　這種技術(shù)目前是專門針對低音揚(yáng)聲器的一種驅(qū)動技術(shù)。為了改善上述常規(guī)超低頻有源揚(yáng)聲器存在的缺點(diǎn)，早在 1961 年英國人 E.D.Boer提出了動生反饋理論，可惜很長時(shí)間沒有相關(guān)的產(chǎn)品問世。中國電聲學(xué)專家管善群教授，先后在 1964 年和 1978 年，用動生反饋理論電聲學(xué)的方法在電子管放大器和晶體管放大器上作過揚(yáng)聲器音質(zhì)改進(jìn)，取得明顯效果，并公開發(fā)表了兩篇論文。從管教授 1978 年論文中可見，在調(diào)試到位后，低頻揚(yáng)聲器性能得到較大的改善，如系統(tǒng)阻尼性能提高，系統(tǒng)瞬態(tài)性能得到改善，超低頻段的非線性失真及頻響曲線波動也有所改善。但是，這種采用電容采樣的有源揚(yáng)聲器速度反饋電路設(shè)置調(diào)試適應(yīng)能力較差，電橋交流平衡頻率范圍較窄，調(diào)試到位非常困難，這是由于電容容量改變起來非常不方便。在此原理的基礎(chǔ)上，LAX DH1512音箱的速度反饋應(yīng)用的是電感補(bǔ)償采樣的電橋電路，同樣，聲性能各項(xiàng)指標(biāo)有較大提高，特別是降低了批量生產(chǎn)調(diào)試到位的難度。

　　速度反饋音頻功率放大技術(shù)的基本方法是：采用采樣電阻與采樣電感動態(tài)地提取揚(yáng)聲器的內(nèi)電動勢，輸入給揚(yáng)聲器的電信號通過電阻分壓得到一個(gè)參考信號，代表內(nèi)電動勢的信號與參考信號送入IC進(jìn)行比較，得出正比于揚(yáng)聲器內(nèi)電動勢的一個(gè)信號，該信號即是揚(yáng)聲器振膜的真實(shí)運(yùn)動信號，將該信號反饋給主放大器，即可改善低頻段的非線性失真及頻響曲線的波動。

　　聽了公司工程師的介紹，筆者又好奇地提問，為何這項(xiàng)技術(shù)誕生已經(jīng)很長時(shí)間了，但鮮有相關(guān)產(chǎn)品問世。公司的工程師笑著回答，要用好這項(xiàng)技術(shù)，關(guān)鍵的不是速度反饋音頻功率放大技術(shù)本身，而是在運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)所會引起的影響音響效果的因素，這些因素會導(dǎo)致應(yīng)用者放棄使用該技術(shù)。也就是說，如果沒有辦法解決此項(xiàng)技術(shù)所會引起的各種不良因素，這項(xiàng)技術(shù)是根本用不上的。這項(xiàng)技術(shù)難以應(yīng)用在相關(guān)產(chǎn)品上的問題所在。

　　于是筆者再次刨根問底，這些因素用是那些呢?公司的工程師笑著回答，就是各種自激，低頻的、高頻的都有。涉及到原理，涉及到PCB的布線，涉及到溫度的變化，簡直就是在刀尖上跳舞。為驗(yàn)證音箱頻率響應(yīng)的有效性，在研發(fā)階段分別在北京電聲電視研究所，南京大學(xué)聲學(xué)所，國藝檢測中心進(jìn)行檢測，以確認(rèn)數(shù)據(jù)的有效性，最終，證明設(shè)計(jì)是成功的!

　　良好相位差分頻電路

　　LAX DH1512音箱除使用了速度反饋音頻功率放大技術(shù)驅(qū)動低音揚(yáng)聲器外，分頻電路所用到的技術(shù)也是一大特色。

　　由幾個(gè)不同有效工作頻率范圍揚(yáng)聲器組合成的音響，一般都要用到分頻器。其中，分頻器的形式有無源與有源兩種，即無源分頻與有源分頻。其中，通過分頻器可將一路音源信號分頻為兩路或多路輸出信號，并根據(jù)輸出信號傳輸至對應(yīng)的音頻功率放大器，經(jīng)功率放大后，驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)聲。

　　傳統(tǒng)衡量全頻域揚(yáng)聲器系統(tǒng)的性能的方式，主要是衡量全頻段揚(yáng)聲器系統(tǒng)中不同頻段的聲音的幅頻特性，并根據(jù)幅頻特性考量音響的音質(zhì)。因此，傳統(tǒng)的基于分頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的全頻域揚(yáng)聲器系統(tǒng)，主要注重幅頻特性的設(shè)計(jì)，追求全頻范圍幅頻特征的平坦，著重避免幅頻響應(yīng)不平坦造成的失真。 然而，由于任何單一的揚(yáng)聲器都不可能完美的將聲音的各個(gè)頻段完整的重放出來，而傳統(tǒng)的全頻段揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中缺乏不同有效工作頻率范圍單元的相頻特性的設(shè)計(jì)考量，造成不同有效工作頻率范圍單元的輸出信號相位差較大，影響全頻域揚(yáng)聲器系統(tǒng)輸出信號的幅頻特性以及各次諧波的相位特性，影響全頻段揚(yáng)聲器系統(tǒng)的輸出聲音的音質(zhì)。

　　LAX DH1512音箱的電子分頻電路在設(shè)計(jì)之初就已經(jīng)將分頻器在分頻點(diǎn)上的相位差作為一個(gè)重要的考量。一個(gè)使用RC阻容元件的分頻電路是一定會產(chǎn)生相移的，但是經(jīng)過仔細(xì)認(rèn)真的設(shè)計(jì)，可以使低通濾波器與高通濾波器之間的相位差接近為零。由于功放電路有足夠的帶寬，相移變化可以忽略，也就是說經(jīng)過分頻后的信號經(jīng)過功放電路放大，分別送到高音揚(yáng)聲器、低音揚(yáng)聲器接線端子的電信號的相位差接近為零，致使高音揚(yáng)聲器、低音揚(yáng)聲器重放出來的聲音能夠渾然一體，接近于點(diǎn)聲源，提高兩分頻音響系統(tǒng)的聲音音質(zhì)水平。又由于已經(jīng)將分頻器在分頻點(diǎn)上的相位差作為一個(gè)重要的考量，LAX DH 1512音箱的電子分頻電路采用的是-24dB/oct斜率的分頻電路，使高通濾波器與低通濾波器的帶外濾除得更為干凈。聲音也會更好聽。

　　實(shí)際的試聽

　　為更好地展示LAX DH1512音箱的非凡能力，公司的工程師特意安排到公司錄音室進(jìn)行試聽。原來在銳豐公司內(nèi)還有一個(gè)供錄音制作用途的錄音室，除可以滿足社會上的一些需求外，還供公司內(nèi)部進(jìn)行錄音、音的對比，以提高產(chǎn)品的音質(zhì)。為演示LAX DH1512音箱的非凡能力，首先播放的春江花月夜，只聽到琵琶演奏及其出色，琴弦的聲音清洗奪耳，直有大珠小珠落玉盆之妙，配上大量敲擊樂器，低頻深潛有勁，營造出一個(gè)又深又闊的聲場。從信號的頻譜顯示其中部分的低頻直達(dá)30Hz，而音箱能夠應(yīng)付自如，低音喇叭單元并沒有打底現(xiàn)象出現(xiàn)，可見箱體的技術(shù)功底不容小覷!

　　LAX DH1512音箱在高頻的延展上如再有所拓展，那么距離完美的擴(kuò)聲的重新展現(xiàn)，將又將走近一步了!