優(yōu)質監(jiān)聽音箱的設計與制作
高保真音箱約定俗成的最低標準是頻響提升不超過3dB，故其頻響或有效頻率范圍的限制條件為士3dB，其中-3dB為頻響高低端上下限的條件，即頻響低端-3dB處的頻率與頻響高端-3dB處的頻率，+3dB為對頻響平直程度的要求，即頻響曲線凸起不超過＋3dB。監(jiān)聽音箱主要用于錄音控制室內(nèi)作為返聽箱為錄音師提供錄音棚（或錄音現(xiàn)場）的實時聲音。為了保證錄音師得到完全真實的現(xiàn)場聲音，監(jiān)聽音箱必須具有很高的保真度，極品監(jiān)聽音箱的頻響限制條件為＋0/-3dB，所謂＋OdB即頻響曲線無凸起、完全平直。
本箱的設計目標為頻響曲線全平直的二分頻書架式監(jiān)聽箱，要求頻帶寬、低頻下潛深、輸出聲壓高。由于監(jiān)聽音箱多采用書架式，體積不可過大，容積以不超過20L為宜。盡管封閉式音箱更容易得到平直的頻響，但為了達到更好的低頻響應，本箱采用倒相式音箱。
一對二分頻音箱需要一對高音揚聲器和一對中低音揚聲器；設計制作優(yōu)質音箱的首要工作是選擇適用的中低音揚聲器。在電動式揚聲器的對于高保真音箱，首先其機電總品質因數(shù)Qts, Qts應在0. 2~ 0. 4之間且稍低一些更有利，Qts過高者因阻尼差而不可用；其次則需考察揚聲器的頻容系數(shù)。揚聲器的頻容系數(shù)ξ。 =f。Veq，對于給定揚聲器ξ。是常數(shù)，且ξ。=f。Veq = 35800a。 /m。，式中f。 , Veq, a。和m。分別為揚聲器的諧振頻率（Hz)、等效容積（m3),
等效振動半徑（m）和等效振動質量（kg)，這一參數(shù)與音箱的性能有直接聯(lián)系。如果定義音箱的頻容系數(shù)ξв= f23 Vв，式中f3和Vв分別為音箱的頻率下限( Hz)和箱體容積（m3)，則對于頻響曲線全平直的倒相箱，其頻容系數(shù)ξв。與中低音揚聲器的頻容系數(shù)ξ。大致相當，即ξв/ξ。為1左右。8英寸揚聲器的ξ。大多為70~90，而少見60以下者，20L的箱體凈容積不會超過18L，則其低頻下限f3約為 60Hz左右，難以滿足低頻下潛深的要求。考慮到5英寸揚聲器難以提供足夠的低頻聲壓，而8英寸揚聲器又往往需要較大型的箱體，根據(jù)以上要求，首先確定中低音揚聲器口徑取為6. 5英寸。6. 5英寸揚聲器ξ。可低達30左右，即使箱體容積不足15L, f。也可低至50Hz以下，且6. 5英寸揚聲器亦可輸出較高的低頻聲壓，故此選擇是明智之舉。高品質的揚聲器中以6.5英寸者最多，選擇余地很大，經(jīng)多方考察，決定選用價格適中的玄度M652型中低音揚聲器。該揚聲器為合成云母強化聚丙烯振膜，錐形振膜本身固有的剛度確保以活塞形式振動；大半徑的橡皮折環(huán)和深度波紋的定心支片以及特制的盆架支持了長沖程設計；其磁鋼為Φ120X20(mm）的大型鍶鐵氧體，中心具有散熱通孔的T鐵和鋁鎂合金骨架、無氧銅耐高溫線繞制的φ35mm音圈保證了它的耐受功率。該揚聲器的廠標參數(shù)為：靈敏度89dB、額定功率120W、諧振頻率f。為28 Hz、總機電品質因數(shù)Qts為0.28、等效容積Veq為32L，據(jù)此參數(shù)，其頻容系數(shù)ξ。= f2。Veq竟低至25，可以說性能十分優(yōu)異。但廠標參數(shù)還提供了等效質量16g、等效振動半徑67mm，據(jù)此算得ξ。35800a4。/m。= 45，兩者差距高達80%，看來至少有一個是錯的。對一組該型揚聲器進行了充分老化，經(jīng)實測，其參數(shù)為：f。=36.3Hz,Qts=O.311,Veq=24.2L、則頻容系數(shù)ξ。= 31.9，實際測量其等效振動半徑a。=63.5mm，由此計算得等效振動質量m。為18.9go M652的實測參數(shù)表明它確實是一款性能優(yōu)異的揚聲器。玄度揚聲器各型號中有一些性能非常出色，但廠家產(chǎn)品的一個共同問題是廠標參數(shù)自相矛盾，且與實測值相去甚遠。
采用自行研制的計算機輔助設計軟件進行設計，設計目標為最佳低頻響應。倒相箱的特點是具有箱體容積和倒相管諧振頻率兩個可調整參數(shù)，只要這兩個參數(shù)配合適當，便可得到很多組不同的平直頻響設計，而這些不同的設計當中，有一組是最佳設計。一般的規(guī)律是這樣：箱體容積大一些，低頻下潛能夠更深一些；箱體容積稍小些，通過調整倒相管諧振頻率，也可以得到完全平直的頻響，但是低頻下限則會高一些；當箱體容積過小時，頻響曲線會有凸起，有人采取在箱內(nèi)多填充吸音材料的辦法將頻響曲線拉平，這種做法降低了倒相管的工作效率，屬不得已而為之的方法，一般不可��；當箱體容積過大時，盡管低頻下限會向低端延伸，但頻響曲線會在逼近OdB的過程中產(chǎn)生凹陷（俗稱“塌肩膀”），使得這部分低音遭受損失，故而也是不可取的。所謂最佳設計，指的是在頻響曲線不凹陷條件下得到最低頻率下限f3 的平直頻響設計。根據(jù)這一原則，設計的箱體凈容積取13L，倒相管諧振頻率fB 為45.6Hz,低頻段頻響曲線全平直，低頻下限f3 為48.6Hz，-6dB頻率f6為42Hz，頻響曲線見圖1。
高音揚聲器選配玄度絲膜液磁球頂高音揚聲器S—l3。
分頻器采用二階分頻器，12dB/oct，-4.2dB左右降落點交叉。中低音與高音均采用阻抗補償電路，因高音揚聲器靈敏度偏高，高通回路采取衰減措施。分頻點取3400Hz，低通電感L1為0. 605mH,濾波電容C1為4.7μ；高通電容C2為3. 6 ,濾波電感L2為0.466mH，并聯(lián)衰減電阻305Ω/7W、串聯(lián)衰減電阻l.6Ω/7W。中低音阻抗補償電容11μF，電阻7.5Ω；高音阻抗補償電容4.7μF、電阻7.5Ω。電感線圈骨架內(nèi)徑24mm、高15mm,Ll采用l.2mm無氧銅線空心繞制135匝、直流電阻0.3Ω, L2采用0.8mm漆包線空心繞制133匝、直流電阻約0.5Ω分頻電容C2采用優(yōu)質分頻器專用CBB無感電容、分頻電容C1和阻抗補償電容采用優(yōu)質CBB電容。分頻器見圖2。
箱體容積取15.6L。箱體形狀經(jīng)計算機輔助設計取消駐波尺寸（內(nèi)WXDXH):169X231X399mm3。箱體內(nèi)所有接縫處粘貼20X20mm2木條以保證箱體的密封度；為防止箱板在大動態(tài)時的高壓作用下引起振動，在箱內(nèi)高音揚聲器與中低音揚聲器之間位置加一開孔的加強板提高箱體的剛度。面板沿軸線上部為高音揚聲器，下部為中低音揚聲器，下部靠一角處為倒相管。倒相管采用內(nèi)徑45mm、外徑50mm、長144mm的硬質PVC塑料管。箱體采用優(yōu)質18mm中密度板制作，為加強面板并
改善高音與中低音揚聲器發(fā)音位置不在同一平面引起的相位差，面板下半部粘貼一層12mm中密度板；箱內(nèi)各壁板薄薄粘貼一層吸音材料，如10~20mm厚的棉毛氈，更有利于消除駐波影響。箱體見圖3.
本箱音色中性，極少音染，全頻帶聲音均衡，頻響曲線平直，是一款高水平的監(jiān)聽箱。盡管是體積不大的書架箱，但低頻下潛較深，低音堅實有力且肥瘦適度；6.5英寸的低音揚聲器以其超長的沖程帶來優(yōu)異的動態(tài)，可以獲得“爆棚”效果，播放低音較強的樂曲時，離箱2m處都能感到倒相管送出的風撲面而來，充分發(fā)揮了倒相箱的優(yōu)勢。
本箱的設計目標為頻響曲線全平直的二分頻書架式監(jiān)聽箱，要求頻帶寬、低頻下潛深、輸出聲壓高。由于監(jiān)聽音箱多采用書架式，體積不可過大，容積以不超過20L為宜。盡管封閉式音箱更容易得到平直的頻響，但為了達到更好的低頻響應，本箱采用倒相式音箱。
一對二分頻音箱需要一對高音揚聲器和一對中低音揚聲器；設計制作優(yōu)質音箱的首要工作是選擇適用的中低音揚聲器。在電動式揚聲器的對于高保真音箱，首先其機電總品質因數(shù)Qts, Qts應在0. 2~ 0. 4之間且稍低一些更有利，Qts過高者因阻尼差而不可用；其次則需考察揚聲器的頻容系數(shù)。揚聲器的頻容系數(shù)ξ。 =f。Veq，對于給定揚聲器ξ。是常數(shù)，且ξ。=f。Veq = 35800a。 /m。，式中f。 , Veq, a。和m。分別為揚聲器的諧振頻率（Hz)、等效容積（m3),
等效振動半徑（m）和等效振動質量（kg)，這一參數(shù)與音箱的性能有直接聯(lián)系。如果定義音箱的頻容系數(shù)ξв= f23 Vв，式中f3和Vв分別為音箱的頻率下限( Hz)和箱體容積（m3)，則對于頻響曲線全平直的倒相箱，其頻容系數(shù)ξв。與中低音揚聲器的頻容系數(shù)ξ。大致相當，即ξв/ξ。為1左右。8英寸揚聲器的ξ。大多為70~90，而少見60以下者，20L的箱體凈容積不會超過18L，則其低頻下限f3約為 60Hz左右，難以滿足低頻下潛深的要求。考慮到5英寸揚聲器難以提供足夠的低頻聲壓，而8英寸揚聲器又往往需要較大型的箱體，根據(jù)以上要求，首先確定中低音揚聲器口徑取為6. 5英寸。6. 5英寸揚聲器ξ。可低達30左右，即使箱體容積不足15L, f。也可低至50Hz以下，且6. 5英寸揚聲器亦可輸出較高的低頻聲壓，故此選擇是明智之舉。高品質的揚聲器中以6.5英寸者最多，選擇余地很大，經(jīng)多方考察，決定選用價格適中的玄度M652型中低音揚聲器。該揚聲器為合成云母強化聚丙烯振膜，錐形振膜本身固有的剛度確保以活塞形式振動；大半徑的橡皮折環(huán)和深度波紋的定心支片以及特制的盆架支持了長沖程設計；其磁鋼為Φ120X20(mm）的大型鍶鐵氧體，中心具有散熱通孔的T鐵和鋁鎂合金骨架、無氧銅耐高溫線繞制的φ35mm音圈保證了它的耐受功率。該揚聲器的廠標參數(shù)為：靈敏度89dB、額定功率120W、諧振頻率f。為28 Hz、總機電品質因數(shù)Qts為0.28、等效容積Veq為32L，據(jù)此參數(shù)，其頻容系數(shù)ξ。= f2。Veq竟低至25，可以說性能十分優(yōu)異。但廠標參數(shù)還提供了等效質量16g、等效振動半徑67mm，據(jù)此算得ξ。35800a4。/m。= 45，兩者差距高達80%，看來至少有一個是錯的。對一組該型揚聲器進行了充分老化，經(jīng)實測，其參數(shù)為：f。=36.3Hz,Qts=O.311,Veq=24.2L、則頻容系數(shù)ξ。= 31.9，實際測量其等效振動半徑a。=63.5mm，由此計算得等效振動質量m。為18.9go M652的實測參數(shù)表明它確實是一款性能優(yōu)異的揚聲器。玄度揚聲器各型號中有一些性能非常出色，但廠家產(chǎn)品的一個共同問題是廠標參數(shù)自相矛盾，且與實測值相去甚遠。
采用自行研制的計算機輔助設計軟件進行設計，設計目標為最佳低頻響應。倒相箱的特點是具有箱體容積和倒相管諧振頻率兩個可調整參數(shù)，只要這兩個參數(shù)配合適當，便可得到很多組不同的平直頻響設計，而這些不同的設計當中，有一組是最佳設計。一般的規(guī)律是這樣：箱體容積大一些，低頻下潛能夠更深一些；箱體容積稍小些，通過調整倒相管諧振頻率，也可以得到完全平直的頻響，但是低頻下限則會高一些；當箱體容積過小時，頻響曲線會有凸起，有人采取在箱內(nèi)多填充吸音材料的辦法將頻響曲線拉平，這種做法降低了倒相管的工作效率，屬不得已而為之的方法，一般不可��；當箱體容積過大時，盡管低頻下限會向低端延伸，但頻響曲線會在逼近OdB的過程中產(chǎn)生凹陷（俗稱“塌肩膀”），使得這部分低音遭受損失，故而也是不可取的。所謂最佳設計，指的是在頻響曲線不凹陷條件下得到最低頻率下限f3 的平直頻響設計。根據(jù)這一原則，設計的箱體凈容積取13L，倒相管諧振頻率fB 為45.6Hz,低頻段頻響曲線全平直，低頻下限f3 為48.6Hz，-6dB頻率f6為42Hz，頻響曲線見圖1。
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高音揚聲器選配玄度絲膜液磁球頂高音揚聲器S—l3。
分頻器采用二階分頻器，12dB/oct，-4.2dB左右降落點交叉。中低音與高音均采用阻抗補償電路，因高音揚聲器靈敏度偏高，高通回路采取衰減措施。分頻點取3400Hz，低通電感L1為0. 605mH,濾波電容C1為4.7μ；高通電容C2為3. 6 ,濾波電感L2為0.466mH，并聯(lián)衰減電阻305Ω/7W、串聯(lián)衰減電阻l.6Ω/7W。中低音阻抗補償電容11μF，電阻7.5Ω；高音阻抗補償電容4.7μF、電阻7.5Ω。電感線圈骨架內(nèi)徑24mm、高15mm,Ll采用l.2mm無氧銅線空心繞制135匝、直流電阻0.3Ω, L2采用0.8mm漆包線空心繞制133匝、直流電阻約0.5Ω分頻電容C2采用優(yōu)質分頻器專用CBB無感電容、分頻電容C1和阻抗補償電容采用優(yōu)質CBB電容。分頻器見圖2。
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箱體容積取15.6L。箱體形狀經(jīng)計算機輔助設計取消駐波尺寸（內(nèi)WXDXH):169X231X399mm3。箱體內(nèi)所有接縫處粘貼20X20mm2木條以保證箱體的密封度；為防止箱板在大動態(tài)時的高壓作用下引起振動，在箱內(nèi)高音揚聲器與中低音揚聲器之間位置加一開孔的加強板提高箱體的剛度。面板沿軸線上部為高音揚聲器，下部為中低音揚聲器，下部靠一角處為倒相管。倒相管采用內(nèi)徑45mm、外徑50mm、長144mm的硬質PVC塑料管。箱體采用優(yōu)質18mm中密度板制作，為加強面板并
改善高音與中低音揚聲器發(fā)音位置不在同一平面引起的相位差，面板下半部粘貼一層12mm中密度板；箱內(nèi)各壁板薄薄粘貼一層吸音材料，如10~20mm厚的棉毛氈，更有利于消除駐波影響。箱體見圖3.
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本箱音色中性，極少音染，全頻帶聲音均衡，頻響曲線平直，是一款高水平的監(jiān)聽箱。盡管是體積不大的書架箱，但低頻下潛較深，低音堅實有力且肥瘦適度；6.5英寸的低音揚聲器以其超長的沖程帶來優(yōu)異的動態(tài)，可以獲得“爆棚”效果，播放低音較強的樂曲時，離箱2m處都能感到倒相管送出的風撲面而來，充分發(fā)揮了倒相箱的優(yōu)勢。
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