改善扬声器音膜高频特性的一般常用方法

改善扬声器音膜高频特性的一般常用方法
好的扬声器都希望有平坦的频响曲线和清晰的高音，但我们经常会遇到高频上限不够、高频灵敏度不足、高频处产生大的峰或产生双峰、高频声音不干净等问题。

这个问题涉及很多方面，下面仅就通过俞锦元老师编著的《扬声器设计与制作》中的一些音盆改善的例子，以及小编工作中的一点经验，来简单地总结常见原因与改进方法和大家分享交流。

非抄纸工艺的锥体也可参考，希望大家提出更多宝贵的经验和建议。

1、通过改变锥体母线形状来改善高频上限。

通过各声学书刊可知，锥体的弧线形状与高频上限有密切的关系。

参见下图1锥体形状与高频特性的关系，锥体母线的弧度形状在很大程度上决定了扬声器的高频上限。

图1 锥体形状与高频特性的关系
那么我们是否可以通过锥顶角大小来初步估算高频上限？参见《扬声器设计与制作》第16页有相关公式的详解，有兴趣的可参阅。

另外在第15页中有一“纸盆重放高频上限的关系曲线”图表，本人觉得这个查图表的估算方法有缺陷。

例如对于锥体弧度相同但不同锥顶角的两锥体，其高频上限应该是不同的，如下图2所示。

对于非直线形母线，这里制作一条经过中孔的辅助法线，并以法线的角度来间接代表锥顶角，即参考直线式的估算方法，是否可行供各同仁研究参考。

图2 相同弧度半径，但不同锥顶角度
在”关系曲线“中对于直线式锥体，图表中锥顶角约85o度时高频上限就已到了20k，这与实际情况也有一定出入。

总的方向是对于高频宽要求的喇叭来说，宜采用指数型母线，减小锥顶角是一个好的选择。

对于锥体母线弧度的设计与优化，可参阅本微信号的第1期文章《圆锥形扬声器锥体曲线的设计与优化》。

2、通过调整锥体材料来改善高频曲线。

对于抄纸的锥体来说，可以提高纤维的扣解度和添加细纤维等方式，提高锥体的杨氏模量和整体刚性来改善高频的灵敏度和提升高频上限。

在提高纸浆扣解度时应采用粘状打浆，即应尽量把纤维打细帚化而不是横向切断。

帚化好的高扣解度纸浆在脱水网上有较好的附着性，不易随水被真空抽走，锥体中细纤维含量就高。

纸浆帚化状况的好坏可用手来初步感知，帚化好的纸浆用手能抓住很多长纤维，而只把纤维切断的浆，浆会象汤一样从指间流走。

对于要求测频响包络曲线的扬声器，需用较高目数的脱水网（至少60目以上），使细纤维尽可能多地保留在锥体中。

另外在抄纸开真空抽浆时，最好能先开小的真空力，先使在脱水网上铺一层薄纸浆后再开大真空，这有利于细纸浆的留着。

提高细纤维留着率
的一种较直接有效的方法，是在纸浆中添加适当助留剂，不利的方面是会延长脱水时间。

含细纤维多的纸锥不但刚性好，而且颜色也会变深，因此可降低染料的使用量，间接降低了成本。

锥体中添加的常用细纤维一般有以下几种：竹纤维、红麻浆、龙须草、三桠树皮浆等，用量一般在干浆的5~20%，只需疏解添加即可。

3、通过改变锥体重量、沉浆方式及厚度控制。

锥体重量太重不利于高频灵敏度的提升，同时也会影响高频的截止上限。

当然锥体也不能太轻而影响到整体强度，这会使失真加大而使曲线不平坦。

锥体中孔附近不宜压得过松，对于一些合成纤维浸树脂压成型的锥体，还应控制好浸渍树脂的浓度与量，阻尼太大会使高频处曲线往下掉，所以测量锥体的厚度也是控制喇叭一致性的关键参数，如下图3所示。

图3 锥体中孔附近压得不够紧
当然中孔处的纸浆也不能压得太紧，当锥体正面因压得过紧而显现脱水网纹并发亮时，就容易在高频曲线处出现双峰，在见下图4所示。

如果热压模具未调整好而使锥体厚度不均匀时（一边紧一边松），就容易出现大峰和大谷的情况，使扬声器失真加大。

所以检验锥体的表面外观也是控制喇叭一致性的直观要数。

图4 锥体中孔处压得太紧
如果在中孔处沉浆过多又压得过紧，即中孔处纸浆密度过高，还会影响到高音的清晰度，参见下图5。

在高频上限过后有一段较长的坡（高音衰减较慢），这会使听到的高音拖沓而不清晰，可以通过减少中孔附近的沉浆量，调整热压模间隙的均匀性来解决。

图5 高频处衰减较慢，听音不清晰
实际也证明，对于频响曲线在过高频上限后能快速衰减的扬声器，一般都有较清晰的高音重现。

另外对于沉浆和灌浆两种抄纸方法做出来的音盆，因沉浆相比与灌浆的锥体纸浆分布会更均匀（抄纸时纸浆浓度沉浆工艺的更均匀），锥顶到锥底的厚度也更均匀，所以在高频上会有所差别，一般沉浆的表现会更好。

当然灌浆的也可以通过调整脱水模的脱水孔设计以及沉浆工艺，来得到更均匀的抄纸锥体。

4、通过调整抄纸时脱水模的排水孔，参见《扬声器设计与制作》
第66页。

改善前的泡边纸盆扬声器在5.5k处有一高频峰，通过调整脱水模的开孔数量与大小，使整个锥体纸浆分布更均匀，减轻了锥体的分割振动，使共振动峰得以降低，参见下图6和图7两频响曲线的对比。

图6 改进前的频响曲线有大峰
图7 改进后的频响曲线
5、通过在锥体中孔附近增加一个小圆弧，来改善高音的清晰度，《扬声器设计与制作》第17页。

增加的小圆弧（机械滤波器）在抄纸时通过模具压制，样式参见下图8。

图8 带机械滤波器的纸盆
频响曲线的对比示意参见下图9和图10
图9 无机械滤波器的纸盆
图10 带机械滤波器的纸盆
机械滤波器尺寸的大小需根据扬声器要求来设计，当滤波性能过强时（L过大），则会降低高频上限值，使频宽变窄，太小又起不到作用。

具体尺寸需经过多次试样调试后确定，在生产时对小圆弧（滤波
器）的尺寸要加以严格控制，特别是对于深度L。

6、纸罩的尺寸、材料等也会影响高频特性。

纸罩的大小、形状和球顶的高度都会对高频曲线产生影响，具体选择什么样的纸罩也需经试样试出来。

如要把高频峰压低些时，宜选用大而矮的形状。

不同大小的纸罩对锥体的分割振动也会产生影响。

对于一些球顶高音膜的弧度设计，也不是高度越高频响就会越宽，可通过计算机模拟（如Finecone等）模拟和试样相结合来优化。

一般来说纸罩宜选扣解度较高的纸浆来做，重量在保证刚性的前提下越轻越好。

实际在调整一个高频特性时，可能会使用多种方法来实现改善目的。

例如我们需拓宽高频上限时，一般可以先加深锥体的深度（在尺寸允许的前提下）和改变母线的弧度，使锥顶角达到理想状态。

通过调整纸锥重量，使用普通的纸浆材料就可达到一定的改善效果，这可使生产成本最低化。

如果改变重量形状还不能达到要求，则可考虑使用添加细纤维的方法，生产成本会略有提高。

尽量避免采用粘状打浆来提高扣解度（因为打浆时间会很长），这在生产中成本最高还会影响生产进度，总之在改善性能时生产成本也应作为一个考虑的因素。

在测试曲线时应先不粘罩子，因为罩子也会对频响曲线的高频产生影响，也就不能准确反映锥体的改善效果了。

还有很多方面可以改善扬声器的高频特性，如在磁路里增加短路环，添加磁液，切割锥体（球顶）外周形状减小高频共振峰，在锥体或球顶上设计加强筋，调整中心胶的硬度，添加补偿电路等等，有兴趣的同仁可再联系作进一步的交流，这里不再赘述。

再次感谢俞锦元老师在《扬声器设计与制作》中分析了很多实用的例子，并且还鼓励小编大胆发表自己的意见，不管分析得对与错，总希望不断得到俞老师和各位电声同仁前辈如涛涛江水连绵不绝的指教与帮助，愿与大家一起共同学习提高。

感谢阅览。

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